BLUE — програма DARPA, спрямована на розробку інноваційних джерел живлення для океанічних сенсорних систем. Основна мета полягає у створенні пристроїв, здатних перетворювати мікроскопічні форми морської біомаси та інші природні речовини на електричну енергію, що дозволить автономним сенсорам довше працювати без заміни батарей або підзарядки.
Загальна концепція програми
Програма BLUE виникла через необхідність забезпечити безперервну роботу океанографічних сенсорів та безпілотних систем у морському середовищі. Традиційні батареї обмежують автономність і робочий цикл таких систем, а часта заміна батарей у віддалених районах океану є дорогою та складною.
Програма спрямована на:
- створення джерел живлення, що використовують морську біомасу як ресурс;
- інтеграцію таких джерел у сенсорні платформи та автономні підводні системи;
- підвищення тривалості автономної роботи океанічних пристроїв.
Джерела енергії
Морська біомаса
Основні джерела, що розглядаються:
- фітопланктон;
- зоопланктон;
- розчинені органічні речовини.
Ці ресурси містять енергію, яку можна перетворити на електрику через біохімічні або електрохімічні процеси.
Інші речовини
BLUE також досліджує можливість використання:
- мікропластику;
- поживних речовин (наприклад, азотних чи фосфорних сполук);
- інших органічних субстанцій, присутніх у морській воді.
Технологічні підходи
Біоелектричні системи
Включають пристрої, що перетворюють енергію мікроорганізмів або органічних матеріалів на електричний струм через:
- мікробні паливні елементи;
- електрохімічні реакції;
- каталітичні процеси.
Інтеграція з сенсорами
Системи розробляються для безпосередньої інтеграції з океанічними сенсорними платформами, що дозволяє:
- автономно живити датчики;
- продовжувати збір даних без заміни батарей;
- зменшити логістичні витрати на обслуговування.
Застосування
Океанографічні дослідження
BLUE дозволяє:
- довше збирати дані про температуру, солоність, течії та біологічні процеси;
- підвищити точність і тривалість океанографічних місій.
Військові застосування
Для військових морських систем програма може забезпечити:
- автономні підводні апарати;
- сенсорні мережі для моніторингу морських зон;
- зменшення залежності від логістики та перезарядження батарей.
Екологічний моніторинг
Пристрої BLUE дозволяють:
- відстежувати стан екосистем;
- контролювати забруднення морів;
- оцінювати рівень мікропластику та органічних забруднювачів.
Потенційні технологічні виклики
Ефективність перетворення енергії
Конверсія морської біомаси в електрику має бути достатньо ефективною для практичного застосування.
Потрібні високопродуктивні біоелектричні або електрохімічні системи.
Надійність у морському середовищі
- корозія та відкладення на електродах;
- вплив солоності, температури та течій на продуктивність;
- довготривала автономна робота в складних умовах океану.
Масштабування
Пристрої повинні бути масштабованими для використання у різних типах сенсорних платформ.
Потрібні стандартизація та сумісність з існуючими морськими системами.
Наукова та інженерна основа
BLUE поєднує досягнення у:
- біоенергетиці;
- мікробних паливних елементах;
- морській інженерії;
- автономних сенсорних системах.
Програма стимулює інновації на перетині біології, електроніки та морської техніки.
Потенційний вплив
У разі успіху BLUE може:
- радикально збільшити автономність океанічних сенсорів;
- скоротити витрати на обслуговування та заміну батарей;
- сприяти ефективнішому збору морських даних;
- забезпечити стале та екологічно безпечне використання морських ресурсів для генерації енергії.