Vollständige Aufzeichnung des starken Taifuns "Sura", wie hat "Guanhai Nr. 1" das gemacht

Am 2. September 2023 bewegte sich der Taifun Nr. 9 „Sura“ westwärts entlang der Küstengewässer von Guangdong. Während der Passage von „Sura“ durch die Gewässer von Zhuhai erreichte die maximale Windstärke auf der Meeresoberfläche die Supertaifun-Stufe 18 und die Windgeschwindigkeit 61,5 Meter pro Sekunde, was zu riesigen Wellen von 5 bis 6 Metern Höhe auf der Meeresoberfläche führte. Die Abteilung für Seewettervorhersage gab eine rote Warnung wegen Meereswellen heraus und viele Bauwerke auf See wurden schwer beschädigt.

Zu diesem Zeitpunkt war auch die Beobachtungsplattform „Guanhai Nr. 1“ zur Wellenenergieversorgung, die etwa 1,5 Kilometer nördlich der Insel Dong'ao in der Stadt Zhuhai liegt, der Bedrohung durch „Sura“ ausgesetzt.

„Guanhai Nr. 1“ wurde in Betrieb genommen

Der „Guanhai Nr. 1“ nach dem Durchzug des Taifuns „Sura“

Vergleich von „Guanhai Nr. 1“ vor und nach dem Taifun, Bildquelle: Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinesische Akademie der Wissenschaften

„Guanhai Nr. 1“ liegt im Zentrum von Zhuhai, auf dem Weg des Supertaifuns „Sura“. Es hat nicht nur den Schäden des Taifuns erfolgreich standgehalten, sondern auch während des Durchzugs des Supertaifuns „Sura“ relevante Ozeanbeobachtungsdaten und Videos der Meeresbedingungen in Echtzeit aufgezeichnet und den Entstehungs-, Entwicklungs- und Rückzugsprozess des Supertaifuns, der durch das Gebiet zog, vollständig aufgezeichnet und wertvolle Echtzeitdaten und Videomaterialien erhalten.

Screenshot des Videos der riesigen Wellen, das von Guanhai Nr. 1 aufgenommen wurde, als Sura sich näherte. Bildquelle: Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Riesige Wellen wurden durch die „Sura“ verursacht, als sie durch die Gewässer von Zhuhai fuhr (die Wellen haben die obere Plattform überflutet). Bildquelle: Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Wie erreicht „Guanhai Nr. 1“ eine stabile Haltung?

„Guanhai Nr. 1“ ist eine Ozeanbojenplattform, die Wellenenergie als Hauptenergiequelle und Solarenergie als Ergänzung zur Stromversorgung von Ozeanbeobachtungsinstrumenten nutzt. Die Plattform ist etwa 14 Meter hoch, hat einen Durchmesser von 6 Metern und einen Tiefgang von 8 Metern. Es verwendet ein 4-Punkt-Verankerungssystem, um sicherzustellen, dass die Plattform bei hohem Wellengang nicht den Anker verliert. Gleichzeitig erleichtert es die Installation von Unterwasserinstrumenten und -geräten, und die Festmacherleinen des Geräts verwickeln sich nicht mit den Kabeln der Unterwasserinstrumente.

Die Plattform „Guanhai Nr. 1“ ist außerdem mit einem Ballastsystem ausgestattet, das den Tiefgang der Plattform anpasst, um sicherzustellen, dass die Plattform eine stabile Lage im Ozean hat. Auch bei großem Wellengang bleibt die Plattformposition sehr stabil. Dank dieser Konstruktion konnte Guanhai Nr. 1 den Angriffen mehrerer Taifuns im Sommer 2023 erfolgreich standhalten. Neben Taifun Nr. 9 „Sura“ wurde er auch vom Taifun Nr. 4 „Tali“ heimgesucht.

Abbildung 4 Übersicht über Guanhai-1 (Quelle: Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Welche weiteren „magischen Kräfte“ besitzt „Guanhai Nr. 1“?

Neben seiner hervorragenden Taifunresistenz verfügt „Guanhai Nr. 1“ auch über hervorragende Stromversorgungsfähigkeiten. Es nutzt die Wellenenergie des Ozeans, um das Beobachtungssystem der Plattform mit Strom zu versorgen.

Der Schlüssel zu diesem Wellenenergie-Stromversorgungssystem liegt in der Nutzung der Wellenenergiegewinnungs- und hydraulischen Energieumwandlungstechnologie vom Typ Eagle. Basierend auf den langjährigen Forschungsergebnissen des Guangzhou Institute of Energy Conversion der Chinesischen Akademie der Wissenschaften im Bereich der Wellenenergietechnologie wird der wellenenergieabsorbierende Schwimmkörper vom Eagle-Typ mit der Ozeanplattform kombiniert, um die Form der gesamten Beobachtungsplattform zu bilden. Die Relativbewegung des Wellenabsorberschwimmers vom Typ Eagle und der Plattform wird genutzt, um Wellenenergie in mechanische Energie des Wellenabsorberschwimmers umzuwandeln. Im Inneren ist ein hydraulisches Energieumwandlungssystem installiert, um die mechanische Energie des wellenabsorbierenden Schwimmers effizient und stabil in hydraulische Energie umzuwandeln, die schließlich den Permanentmagnetgenerator zum Rotieren bringt, die hydraulische Energie in Wechselstrom umwandelt und sie durch Energieumwandlungsprozesse wie Gleichrichtung und Umkehrung in der Batterie speichert.

Wellenabsorbierender Schwimmkörper vom Hawk-Typ, Kabine des hydraulischen Energieumwandlungs- und Stromumwandlungssystems, dreidimensionales Modelldiagramm von „Guanhai Nr. 1“, Testdiagramm des physikalischen Modells, Bildquelle: Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Um das Problem der unzureichenden Stromversorgung des Wellenenergieerzeugungssystems bei schwachem Wellengang auszugleichen, ist die Plattform zusätzlich mit Solarenergie ausgestattet, um sicherzustellen, dass die Beobachtungsinstrumente auf der Plattform jederzeit über eine stabile und ausreichende Stromversorgung verfügen.

Aufgrund seiner ausreichenden Stromversorgung ist die „Guanhai Nr. 1“ mit zahlreichen Instrumenten zur Ozeanbeobachtung ausgestattet. Es kann nicht nur die Meeresoberfläche beobachten, wie etwa Wasservideos, meteorologische Parameter (einschließlich Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Temperatur, Strahlung usw.) und Umweltparameter, sondern auch einige Parameter im Meerwasser (wie Wellen, Strömungen usw.) und Videodaten. Wie in der Abbildung unten gezeigt, handelt es sich hierbei um ein Video des unter Wasser installierten „Guanhai Nr. 1“, um das Wachstum von Fischschwärmen in der East Australia Marine Ranch zu beobachten.

Screenshot des Videos der Unterwasseraktivität von Fischen, das vom Unterwasserbeobachtungssystem an Bord der „Guanhai Nr. 1“ übertragen wurde. Bildquelle: Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Daher ist „Guanhai Nr. 1“ in der Lage, dreidimensionale Beobachtungen in der Luft, auf der Wasseroberfläche und auf dem Meeresboden durchzuführen und kann Datenkommunikation über drahtlose Netzwerke durchführen, um die beobachteten Daten und Videos in Echtzeit zu übertragen. Die folgende Abbildung zeigt einen Bildschirm des Echtzeit-Datenanzeigesystems von „Guanhai Nr. 1“. Darüber hinaus ist „Guanhai Nr. 1“ auch mit zahlreichen Backup-Schnittstellen mit unterschiedlichen Spannungsstufen ausgestattet, darunter 380 V/220 V/48 V/24 V/12 V usw., um das Hinzufügen weiterer Beobachtungsgeräte unterschiedlicher Art zu erleichtern.

Abbildung 7: Echtzeitanzeige von Ozeanbeobachtungsdaten des „Guanhai Nr. 1“ (Quelle: Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Der Ozean nimmt 70 % der Erdoberfläche ein und ist eine wichtige Produktions- und Lebensgrundlage für die Menschheit. Um die Meeresressourcen besser zu erschließen, müssen wir den Ozean gründlich verstehen und erforschen. Die Beobachtung der Ozeane ist ein notwendiges Mittel, um den Ozean zu verstehen und zu erforschen. Eines der größten Probleme, das die Meeresbeobachtung in der Tiefsee einschränkt, ist jedoch die unzureichende Energieversorgung der verschiedenen Beobachtungsgeräte. Dies erschwert die Durchführung von Meeresbeobachtungen in der Tiefsee und die Beobachtung des Ozeans über einen längeren Zeitraum, ohne Unterbrechung und über ein großes Gebiet.

Als Reaktion auf das derzeitige Problem der Stromversorgungsknappheit im Bereich der Meeresbeobachtung hat das Guangzhou Institute of Energy Conversion der Chinesischen Akademie der Wissenschaften einen neuen Ansatz zur Stromversorgung von Meeresbeobachtungsgeräten vorgeschlagen, der erneuerbare Meeresenergie wie Wellenenergie nutzt, und nacheinander mehrere Wellenenergie-Stromversorgungsgeräte entwickelt, darunter „Guanhai Nr. 1“, „Hai Ling“ und „Haixing“, mit einer Stromversorgungskapazität von 100 W bis 10 kW, um den Strombedarf verschiedener Beobachtungsinstrumente und -geräte in unterschiedlichen Meeresgebieten zu decken. Dadurch wird eine neue Art der In-situ-Stromversorgung für die Meeresbeobachtung realisiert, indem Meeresenergie im Meer genutzt und Energie lokal gewonnen wird, und so die Energieversorgung für die Meeresbeobachtung meines Landes gewährleistet.

Wellenenergiebetriebene Ozeanbeobachtungsbojen, entwickelt vom Guangzhou Institute of Energy (750 W und 150 W Hailing-Bojen links und Haixing-Boje rechts), Bildquelle: Guangzhou Institute of Energy, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Planung und Produktion

Autor: Ye Yin, Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Produziert von Science Popularization China

Produzent: China Science Expo

Herausgeber: Lin Lin