Его первой мыслью было устройство, которое использовало бы волновое воздействие для выкачивания глубокой холодной морской воды на поверхность, чтобы смягчить интенсивность ураганов, которые процветают на теплой воде. Он доказал свою концепцию с помощью простой трубы и одностороннего клапана, прикрепленного к бую, но идея не имела коммерческого потенциала, поскольку ураганы непредсказуемы.
Он подумал о втором использовании, потому что волновой насос также доставлял на поверхность концентрированные питательные вещества океана, такие как фосфаты и силикаты, которые способствуют росту фитопланктона.«Фитопланктон поглощает углекислый газ для метаболизма питательных веществ и выделения кислорода», - сказал Китил. «Мы чувствовали, что насосы должны сыграть свою роль в смягчении последствий изменения климата».
Но, опять же, деловой потенциал испарился, когда правительства, участвовавшие в Копенгагенской климатической конференции Организации Объединенных Наций в 2009 году, не предприняли действий, которые открыли бы углеродные рынки для устройства.
Третьей идеей было очарование. Китил и его компания Atmocean Inc., основанная в 2006 году, в партнерстве с инженерной фирмой Reytek Corp. из Альбукерке в 2010 году создали насосную систему, которая использует энергию волн для подачи морской воды под давлением на берег, где она опресняется без использования внешней энергии. Китил сказал, что система имеет простую конструкцию и может быть дешево установлена в сельской местности, чтобы обеспечить пресной водой питьевую и сельскохозяйственную деятельность в прибрежных городах.
Работая с учеными из Sandia National Laboratories в рамках программы помощи малому бизнесу в Нью-Мексико, две компании протестировали и усовершенствовали технологию и приблизили ее к рынку, привлекая значительные инвестиции. Atmocean недавно подписала четвертое соглашение NMSBA. Малые предприятия могут обращаться за помощью в рамках программы один раз в год. «Мы не были бы там, где мы есть сегодня, без помощи Sandia», - сказал Крис Уайт, главный операционный директор Atmocean. «Это дало нам основу для проверки наших технических улучшений, чтобы мы могли двигаться вперед».
Программа для малого бизнеса помогает с исследованиями и разработками
NMSBA - это государственно-частное партнерство между Sandia Labs, Лос-Аламосской национальной лабораторией и штатом Нью-Мексико, которое позволяет владельцам малого бизнеса, у которых есть технические проблемы, работать с учеными и инженерами в национальных лабораториях. Созданная в 2000 году Законодательным собранием штата, программа предоставляет малым компаниям технологии и опыт мирового уровня и способствует экономическому развитию с упором на сельские районы. NMSBA предоставила 2 648 малым предприятиям во всех 33 округах штата исследовательские часы и материалы на сумму более 53,3 миллиона долларов.
«Многие небольшие компании не имеют ресурсов для проведения передовых исследований и разработок. NMSBA - отличный способ помочь им в исследованиях и разработках», - сказала Джеки Керби Мур, менеджер по технологиям и экономическому развитию Sandia Labs. «Экспертиза национальных лабораторий помогает этим людям реализовать свои мечты и построить свой бизнес, что является беспроигрышным для экономики».
Китхил и Филлип Фуллам, главный инженер Reytek, сначала работали с Риком Гивлером из Sandia Labs, специалистом по моделированию физических систем, чтобы оценить осуществимость их прибрежной системы волновой энергии. Гивлер доказал, что, используя типичные волны и определенное количество насосов морской воды, значительное количество воды под давлением может попасть в береговую систему очистки воды обратным осмосом.
«Нам нужно было знать, получим ли мы каплю в конце или фонтан воды под давлением», - сказал Китил. «Рик придумал ответ - фонтан. Если бы это был дриблинг, у нас не было бы бизнеса. С фонтаном мы могли оценить расходы и прибыль. Вот насколько важным было исследование Sandia. Мы могли бы превратить интересную идею в бизнес-осуществимость."
Выводы Sandia Labs помогли Atmocean привлечь около 3,5 млн долларов инвестиций для продолжения тестирования продукта, увеличения штата и увеличения производства компонентов в Reytek. Компания построила полноразмерные насосы для морской воды и испытала систему у побережья Орегона в 2011 году и в течение шести месяцев у берегов Перу в 2015 году. «Первые испытания в Перу прошли с большим успехом», - сказал Китхил. «Другие небольшие сообщества хотят посмотреть, сработает ли это для них».
Система будет развернута у берегов Ньюфаундленда для эксплуатационных испытаний
Atmocean сейчас работает с инженером Sandia Labs Тимом Келером над компьютерным моделированием системы волновой энергии. После испытаний в испытательном резервуаре в лаборатории Haynes Техасского университета A&M система будет развернута позже в этом году у побережья Ньюфаундленда для третьего раунда испытаний, которые продемонстрируют прототип в условиях эксплуатации.
Система Atmocean представляет собой группу насосов размером 200 на 200 футов, плавающих в океане. «Каждый насос - это буй на поршне, - сказал Келер. «При прохождении волны буй поглощает морскую воду, а когда буй оседает, он перекачивает морскую воду по гидравлическим линиям обратно на берег, где она поступает в процесс опреснения с нулевым потреблением электроэнергии».
Вода поступает на берег под давлением около 180 фунтов на квадратный дюйм или фунтов на квадратный дюйм. Atmocean использует устройства рекуперации энергии - по сути, вращающиеся механические колеса - для повышения давления 14 процентов поступающей морской воды до 900 фунтов на квадратный дюйм - давления, необходимого для запуска обратного осмоса. Система размером с транспортный контейнер производится отраслевыми партнерами Atmocean. «Мы поставляем морскую воду под давлением и используем стандартные проверенные технологии опреснения», - сказал Уайт.
Система работает круглосуточно и без выходных, а производство зависит от действия волн. Уайт сказал, что на юге Перу в типичных океанских условиях 50 миллионов кубических футов воды под давлением выбрасывается на берег за год. Четырнадцать процентов из них опресняются, производя 5 миллионов кубических футов пресной воды ежегодно, которую можно использовать для сельского хозяйства или потребления.
Китхил сказал, что система недорога в эксплуатации, предлагает местную занятость и помогает окружающей среде. «Каждая группа насосов создает де-факто морскую охраняемую территорию с искусственными сооружениями, на которых растет морская растительность», - сказал он. «В системе используются небольшие лодки, управляемые местными рыбаками, которые выполняют постоянную работу. Во время наших полномасштабных пилотных проектов в Перу в 2015 году мы увидели огромную поддержку со стороны местного рыболовного сообщества».
Океанские силы на буйках
Kithil и Fullam работают с Koehler над улучшением конструкции насоса. «Они хотят знать, какие силы океан при прохождении волн воздействует на буи, чтобы они могли оптимизировать их работу и быть максимально эффективными», - сказал Келер. Он использует вычислительное гидродинамическое моделирование для оценки различных конструкций буев, разработанных Reytek и суженных посредством испытаний в бассейне с искусственными волнами.«Я дам им представление об океанских силах при различных конструкциях насосов», - сказал он.
Первый набег Келера в NMSBA был поучительным, сказал он. «Это приложение отличается от того, над которым я обычно работаю, и использует другое программное обеспечение, поэтому оно расширяет мой опыт», - говорит он. «Это был хороший процесс с точки зрения моего личного и профессионального роста. Я узнаю больше, и приятно помогать малому бизнесу. Мне нравится эта идея. Это хороший способ помочь сельским общинам с помощью технологий экологически чистой энергии».
После финальной демонстрации в Ньюфаундленде компания Atmocean, представившая технологию на Саммите по решениям Организации Объединенных Наций в 2016 году, будет искать коммерческого партнера. «Если все пойдет хорошо, мы рассчитываем через полтора года после испытаний выйти на коммерческую основу», - сказал Уайт.
Фуллам сказал, что NMSBA предоставила компании необходимые ресурсы и опыт. «Инструменты компьютерного моделирования - это то, что маленькая компания никогда не могла себе позволить. Мы смогли использовать эти ресурсы, чтобы ответить на некоторые довольно эзотерические вопросы и создать новые вопросы. Люди, с которыми мы имели дело, действительно знают, что они делают, и мы смогли точно определить на раннем этапе разработки некоторые ключевые технические проблемы, которые мы бы не заметили. Мы бы потратили много времени на то, чтобы крутить колеса. Это сократило цикл разработки на несколько лет."