На побережье Мексиканского залива производство энергии на море — будь то добыча нефти и газа, морские ветряные электростанции или системы энергии волн и приливов — несет в себе множество рисков и опасностей, начиная от экологических опасностей и заканчивая проблемами безопасности работников.
В попытке сделать морское производство энергии менее подверженным уязвимостям и помочь смягчить проблемы безопасности для рабочих, Цзюньбо Чжао, доцент Каслмана по инженерным инновациям, стремится разработать систематический процесс обеспечения безопасности, который может быть принят операторами морской индустрии генерации ветровых и океанских волн. .
В качестве нового научного сотрудника Национальной академии наук (наук, инженерии и медицины) Чжао присоединяется к программе академической исследовательской программы в Персидском заливе в рамках программы безопасности морской энергетики. Он и еще четыре участника программы Safety Track будут сотрудничать в улучшении мер безопасности, связанных с производством энергии на море, в частности, с выработкой возобновляемых источников, и минимизацией воздействия на окружающую среду и рисков для сообществ и экосистем в прибрежных районах.
«Я всегда был сосредоточен на том, как технологический прогресс может помочь решить сложные проблемы и принести пользу обществу», — говорит Чжао. «Это особенно важно для моей области исследований – энергетики и энергетики – где происходит новый сдвиг парадигмы с амбициозной целью внедрения возобновляемых источников энергии и целей декарбонизации».
Стипендии для исследований в начале карьеры Программа поддерживает новых научных лидеров, поскольку они берут на себя непроверенные исследовательские идеи, проводят уникальное сотрудничество и создают сеть коллег, которые разделяют их интерес в повышении безопасности морских энергетических систем и улучшении благосостояния прибрежных сообществ и экосистем.
«Мы очень рады, что у нас есть такая талантливая группа стипендиатов, проводящих инновационные совместные исследования», — сказала Карена Мэри Мозершед, директор правления Программы исследований Персидского залива по образованию и взаимодействию в Персидском заливе. «Мы рассчитываем на поддержку этих начинающих исследователей в их проведении исследований, которые окажут долгосрочное влияние на регион Мексиканского залива».
Во время своей стажировки Чжао планирует работать с руководителями компаний Eversource Energy, Avangrid и производителями водорода в Коннектикуте над разработкой экспериментальных проектов, которые иллюстрируют осуществимость, применимость и преимущества интегрированных морских платформ для исследования энергии ветра и океанских волн.
Он будет использовать платформу цифровых двойников для имитации различных условий работы системы, поможет избежать человеческих ошибок/вмешательства, обеспечит ранние прогностические предупреждения и усилит меры безопасности в морской энергетике.
«Я буду и дальше разрабатывать процесс проектирования с учетом требований безопасности, который будет понятен и принят операторами морской отрасли по производству ветровых и океанских волн», — говорит он.
Чжао уже привнес глубокий практический опыт исследований в области разведки и безопасности морских источников энергии в сотрудничество с Gulf Research. В период с 2019 по 2021 год он активно работал с интегрированной энергетической компанией Entergy и Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, чтобы понять энергетические проблемы и потенциал побережья Мексиканского залива. В рамках этого проекта он сотрудничал с инженерами-механиками Университета штата Миссисипи для разработки возобновляемой системы преобразования энергии океанских волн и исследовал системы передачи Entergy для безопасной интеграции потенциальных морских ветровых электростанций.
Кроме того, он руководил двумя проектами, финансируемыми Министерством энергетики США, по разработке инновационных инструментов оценки и смягчения рисков для интеграции морских ветроэнергетических сетей.
«Эти вклады открывают путь к использованию и обеспечению интеграции энергии побережья Мексиканского залива в электрическую сеть, способствуя достижению целей по декарбонизации энергосистемы в штатах побережья Мексиканского залива», — объясняет Чжао.
С момента прихода в Университет Коннектикута в 2022 году в качестве доцента кафедры электротехники Чжао исследовал свои исследовательские интересы в области моделирования, оценки, безопасности, динамики и стабильности энергосистем, количественной оценки неопределенности, интеграции и контроля возобновляемых источников энергии, а также машинного обучения.
В настоящее время он занимается двумя обширными исследовательскими проектами.
Во-первых, он изучает электробезопасность морских ветряных турбин с точки зрения их прогнозного мониторинга работоспособности и обнаружения неисправностей подводных кабелей. Чжао сотрудничал с разработчиком морской ветроэнергетики Eversource Energy и поставщиком технологий оптоволоконных датчиков NEC Labs America для разработки волоконно-оптических систем датчиков для прогнозирования состояния ветряных турбин и обеспечения повышения точности обнаружения неисправностей подводных кабелей как минимум на 30% по сравнению с существующими технологиями.
Во-вторых, в качестве главного исследователя и директора Центра кибербезопасности для передовых и устойчивых поставок энергии (CyberCARED), поддерживаемого Департаментом энергетики Северо-Восточного университета, Чжао возглавляет исследования в области кибербезопасности морских энергетических систем, пытаясь предотвратить возможные сбои и угрозы безопасности.
«С помощью CyberCARED мы разрабатываем эффективные подходы и процедуры защиты от кибератак, позволяющие людям лучше реагировать на невидимые сбои, вызванные атаками», — говорит Чжао. «Предотвращая кибератаки, мы значительно повышаем безопасность морской энергетической системы и предотвращаем возможные человеческие травмы или даже гибель людей».
«Предотвращая кибератаки, мы значительно повышаем безопасность морской энергетической системы и предотвращаем возможные человеческие травмы или даже гибель людей». — Цзюньбо Чжао
Цзи-Чэн «JC» Чжао, декан Инженерного колледжа, говорит, что инновационная работа профессора Чжао воплощает дальновидный дух Инженерного колледжа Калифорнийского университета в Коннектикуте. «Его исследования, особенно по повышению безопасности при добыче энергии на море, служат примером критически важных исследований и разработок, которые помогут сформировать будущее энергетических систем», — говорит Дин Чжао. «Мы гордимся тем, что его признали научным сотрудником ранней карьеры, и с нетерпением ожидаем впечатляющего вклада, который его работа принесет на побережье Мексиканского залива и за его пределами».
Помимо своей стипендии, Чжао также является научным сотрудником Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. Он является автором четырех глав и более 200 рецензируемых журнальных статей и докладов на конференциях. Кроме того, он является лауреатом множества наград, в том числе награды IEEE PES «Выдающийся молодой инженер» 2022 года (на уровне общества), премии AAUP за выдающиеся достижения в области исследований в начале карьеры, награды технического комитета IEEE PES 2024 года за выдающиеся индивидуальные заслуги и члена IET, выпуск 2024 года. .
Чжао заинтересовался энергетикой во время изучения электротехники в Юго-Западном университете Цзяотун. В то время интеллектуальная сеть была новой концепцией, но она была необходима для обеспечения надежного спроса на электроэнергию и устойчивости электрических сетей по всей стране.
«Я знал, что сила и энергия важны для будущего», — говорит Чжао, получивший докторскую степень. от Технологического института Вирджинии в 2018 году. «Изменение климата и экстремальные погодные явления наносят большой ущерб нашей энергетической инфраструктуре. Моя цель — вместе с отраслевыми партнерами и финансирующими агентствами разработать несколько полезных решений для решения этой проблемы».
Достижение 100% чистой электроэнергии потребует масштабного освоения новых возобновляемых источников энергии, как на суше, так и на море, объясняет Чжао.
«Мой прошлый опыт и связи в морской ветроэнергетике помогут мне привлечь отраслевых партнеров к коллективному исследованию производства и передачи морской ветровой энергии, которые являются критически важными энергетическими инфраструктурами для США», — говорит он. «В частности, я считаю, что крайне важно обеспечить надежную выработку электроэнергии на море, обеспечиваемую прогнозирующим мониторингом состояния оборудования, быстрой диагностикой неисправностей и эффективным обменом энергией с помощью передовой силовой электроники для исследования энергии ветра».
Программа исследований Персидского залива национальных академий — это независимая, научно обоснованная программа, основанная в 2013 году в рамках юридических соглашений с компаниями, участвовавшими в катастрофе Deepwater Horizon в 2010 году. Он направлен на повышение безопасности морской энергетической системы и защиту здоровья человека и окружающей среды путем стимулирования достижений в области науки, практики и потенциала для создания долгосрочных выгод для региона Мексиканского залива и страны.
