Technologie wykorzystujące energię poruszającej się wody lub różnic temperatur
w oceanach obiecują dostarczać obficie bezemisyjną energię elektryczną.

Na długo zanim ludzie uzależnili się od paliw kopalnych, nauczyliśmy się wykorzystywać moc wody do wykonywania pracy. Rzeki prowadziły młyny mielące mąkę, piłowały kłody lub krosna, które przekształcały włókna w tekstylia. Późniejsze pokolenia zdały sobie sprawę, że poruszająca się woda może być również wykorzystana do obracania turbin wytwarzających energię elektryczną. Ale tamy wznoszone za pomocą turbin elektrycznych blokują drogi wodne, zagrażając ekosystemom rzek w celu dostarczenia energii do rozwijających się miast.

Urządzenia obecnie opracowywane w Wielkiej Brytanii, Stanach Zjednoczonych i innych krajach wytwarzają energię elektryczną, dotykając ruchu fal i pływów oceanicznych lub różnic temperatury wody między powierzchnią oceanu a jego głębokościami. Sektor jest dojrzały z obietnicą, ale aby osiągnąć swój potencjał, inżynierowie, przedsiębiorcy i decydenci pracujący nad wyciskaniem elektryczności bez emisji dwutlenku węgla z przepływającej wody i gradientów termicznych muszą pokonać ogromne bariery regulacyjne i finansowe.

Energia z wody ma duży potencjał

Rządowe i akademickie szacunki przewidują, że morska energia odnawialna może dostarczyć znaczną część energii elektrycznej zużywanej na obszarach przybrzeżnych Rośliny hydrokinetyki morskiej lub konwersja energii cieplnej oceanu często zauważają, że technologie dostarczają energię elektryczną, która jest zarówno niezawodna, jak i we właściwym miejscu. W końcu można przewidzieć fale i pływy. A ludzie gromadzą się w pobliżu wody: Prawie 40 procent Amerykanów żyją w powiatach bezpośrednio na linii brzegowej, oraz ponad połowa światowej populacji mieszka w odległości 125 mil od wybrzeża.

Rządowe i akademickie szacunki przewidują, że morska energia odnawialna może dostarczyć znaczną część energii elektrycznej zużywanej na obszarach przybrzeżnych. Oceny zlecone przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych wykazały, że „maksimum teoretycznego wytwarzania energii elektrycznej”, które można wytworzyć z fal, prądów pływowych i rzecznych oraz gradientów termicznych oceanów w wodach USA, wynosi 2,116 terawatogodzin rocznie, A nieco ponad połowa zużytej energii elektrycznej w kraju każdego roku. Jeden TWh energii elektrycznej może zasilać domy 85,000. Według California Energy Commission, nadający się do wykorzystania potencjał generowania energii fal oceanicznych jest o megawatach 7,400, co odpowiada procentowi 17 obciążenie szczytowe zarządzane przez operatora sieci w Kalifornii w ostatnich latach.

Badania opublikowane przez inżynierów z Oxford University i Edinburgh University w styczniu 2014 wykazały, że turbiny pływowe umieszczone w Pentland Firth, wąskim odcinku wody oddzielającym północne wybrzeże Szkocji kontynentalnej od Orkadów, mogłyby wytwarzają 43 procent energii elektrycznej w Szkocji. Według RenewableUK, stowarzyszenie handlowe, potencjał energii fal na wodach Wielkiej Brytanii i Irlandii wynosi 840 TWh rocznie, co odpowiada połowie całkowitego europejskiego zasobu energii fal i prawie dwa i pół raza aktualnego rocznego zapotrzebowania Wielkiej Brytanii na energię elektryczną.

Odnawialne źródła morskie to szybko rozwijający się przemysł

W energii oceanu płyta zwołany na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, School of Law we wrześniu 2012, Bill Toman, następnie kierownik projektu w dziale systemów oceanicznych i morskich Science Applications International Corporation, zauważył rozkwit innowacji w tym sektorze. Toman, obecnie dyrektor w Pacific Marine Renewables, oszacował, że na świecie opracowywane są różne technologie 80 w zakresie odnawialnych źródeł energii morskiej, z których kilkanaście jest na dojrzałym etapie.

„Postępuje szybciej niż wiatr 30 lata temu”, mówi Paul Jacobson, lider ds. Energii oceanicznej w Electric Power Research Institute. Jacobson mówi, że nie wierzy, że przemysł odnawialnych źródeł energii morskiej będzie potrzebował lat 30, aby dotrzeć tam, gdzie jest dziś sektor wiatrowy, ponieważ inżynieria projektowania bardzo się rozwinęła w ostatnich latach.

W 2012 Verdant Power zainstalował potężne turbiny pod powierzchnią East River w Nowym Jorku, aby zamienić energię pływową w energię elektryczną. Zdjęcie dzięki uprzejmości Verdant Power, Inc.

Garstka programistów w Wielkiej Brytanii, Stanach Zjednoczonych i Chinach uzyskała zgodę na podpisanie umów na budowę projektów komercyjnych lub je podpisała. We wrześniu 2013 szkocki rząd dał początek do budowy pierwszej fazy 398 MW MeyGen projekt energii pływów. Pierwsze sześć turbin ma zostać zainstalowane w szkockim Pentland Firth w 2015.

W styczniu 2012, Verdant Power otrzymał pierwszą komercyjną licencję na projekt energii pływowej w USA. Federalna Komisja Regulacji Energetyki upoważniła firmę Verdant do zainstalowania do turbin 30 o łącznej mocy nieco ponad 1 MW w East River w Nowym Jorku w celu przejęcia energia wody poruszającej się z prądami. Podczas fazy demonstracyjnej, projekt dostarczył 70 megawatogodzin energii elektrycznej do dwóch klientów w Nowym Jorku.

Dean Corren, dyrektor ds. Technologii prądu morskiego w firmie Verdant, mówi, że firma planuje zainstalować komercyjną turbinę nowej generacji Gen5. Jak mówi, wsparcie finansowe DOE umożliwi testowanie kluczowych komponentów - stali, skrzyni biegów i łopat - w przyszłym roku w celu ustalenia niezawodności nowych turbin pod wodą. Pierwsze turbiny Gen5 powinny znajdować się na rzece East w 2015.

W październiku 2013, Lockheed Martin podpisał kontrakt w celu budowy największej na świecie oceanicznej elektrociepłowni, obiekt 10 MW prawdopodobnie powstanie w południowych Chinach. Lockheed planuje zbudować system o zamkniętej pętli, który wykorzystuje ciepło z ciepłych wód powierzchniowych do przekształcania amoniaku o niskiej temperaturze wrzenia w gaz wykorzystywany do napędzania turbiny parowej. Zimna woda głęboko pod powierzchnią jest następnie wykorzystywana do zamiany pary z powrotem w ciecz.

Dan Heller, wiceprezes ds. Nowych przedsięwzięć w Lockheed Mission Systems and Training, powiedział Reuters w czasie, gdy Lockheed planował rozpocząć prace nad projektem 100 MW w trakcie projektu i spodziewał się, że będzie w stanie rozpocząć sprzedaż wersji 100 MW i 10 MW na całym świecie za około pięć lat.

Wyzwania prawne i ograniczenia techniczne

Nawet w miarę postępu technologii eksperci branżowi i rządowi zgadzają się, że należy pokonać znaczne przeszkody, jeśli energia elektryczna wytwarzana przez morskie technologie energii odnawialnej ma wkrótce konkurować cenowo z energią z paliw kopalnych lub z bardziej dojrzałych źródeł energii odnawialnej, takich jak energia słoneczna, wiatrowa i geotermia. Według Maxa Carcasa, zewnętrznego łącznika Europejskiego Centrum Energetyki Morskiej, energia morska kosztuje od 0.42 do 0.50 USD za kilowatogodzinę dzisiaj, więcej niż dwa razy średnia cena energii elektrycznej z morskich farm wiatrowych.

Wyzwania prawne i ograniczenia techniczne utrudniły budowę projektów falowych, pływowych i termicznych oceanów w skali użyteczności. W sierpniu 2012, Ocean Power Technologies otrzymał pierwszą licencję Federalnej Komisji Regulacji Energetyki na elektrownię falową w USA na zestaw urządzeń 1.5 MW, które będą zlokalizowane u wybrzeży Reedsport, Ore. Rok później, Oregonian zgłaszane przeszkody regulacyjne i techniczne opóźniły projekt, a „OPT składa niejasne obietnice przetestowania swojej pierwszej boi na wodach Oregonu nie później niż 2016”.

Deweloperzy projektów, w tym wielu start-upów, mają trudności z utrzymaniem się na rynku finansowym, ponieważ starają się uzyskać wymagane pozwolenia.

Opóźnienia nie zostały ograniczone do Stanów Zjednoczonych Wave Hub, platforma testowa morskiej energii odnawialnej położona na dnie morskim 10 mil od Kornwalii, w Wielkiej Brytanii, na wybrzeżu i podłączona do sieci lądowej za pomocą kabla podmorskiego, została ukończona w 2010, ale jeszcze nie został użyty. OceanEnergy, irlandzka firma zajmująca się energią falową, planowała wdrożyć ją Boja OE na stronie do końca 2012. W grudniu 2013, Wave Hub ogłosił przedsiębiorstwo energii fal Siedzenie planuje rozwinąć macierz 10 MW na miejscu w ciągu najbliższych dwóch lat.

„Ostatnie pięć lat było dość brutalne dla deweloperów próbujących zlokalizować projekty fal oceanicznych, pływowych i hybrydowych fal wiatrowych” - powiedział Toman z Pacific XnumX na spotkaniu w Berkeley. Deweloperzy projektów, w tym wielu start-upów, mają trudności z utrzymaniem się na rynku finansowym, ponieważ starają się uzyskać wymagane pozwolenia.

„Wielu inżynierów, którzy chcieli wrzucić coś do wody, gdy tylko spojrzeli na ramy regulacyjne, ich oczy zrobiły się wielkie i zdecydowali:„ OK, będę potrzebował dużo więcej pieniędzy, a ja Będę musiał porozmawiać z kilkoma innymi konsultantami, którzy coś o tym wiedzą ”- powiedziała temu sam panel Laura Engeman, kierownik projektu z California Ocean Protection Council.

Engeman dodał, że wyzwaniem dla organów regulacyjnych jest „zrównoważenie możliwości testowania z zapewnieniem niezbędnych środków ostrożności w zakresie ochrony środowiska. Deweloperzy branżowi są finansowo ograniczeni. Często jest to dla nich dużą przeszkodą w opracowaniu podstawowych informacji, których wymaga większość agencji wydających zezwolenia ”.

„Ponieważ są to nowe technologie, które są umieszczane w środowiskach, w których tego rodzaju rzeczy nie były wcześniej wykonywane, istnieje duża niepewność środowiskowa”, mówi Jacobson z EPRI. „Branża jest utrzymywana na bardzo wysokim poziomie.” Raport przygotowany dla California Ocean Protection Council i California Energy Commission, opublikowany w listopadzie 2008, wykazał, że „przewiduje się niewielki znaczący wpływ instalacji do przetwarzania energii falowej na ptaki i ssaki morskie ”, Ale dane wyjściowe zebrane przed umieszczeniem urządzeń w wodzie„ będą miały kluczowe znaczenie dla oceny efektów poinstalacyjnych ”. Autorzy doszli do wniosku, że„ mimo iż pozostają znaczące problemy technologiczne i ekonomiczne, problemy ekologiczne na tym etapie wydają się możliwe do rozwiązania ”.

Jedna kwestia całkowicie dominuje na tej scenie i ogranicza tempo wzrostu, a mianowicie dostępność kapitału. ”- Dean Corren, Verdant

Mimo wszystko na horyzoncie wszystko wygląda lepiej. Aby pomóc programistom w poruszaniu się po procesie regulacyjnym, California Ocean Protection Council opublikowała w grudniu 2011 r. Wytyczne dotyczące zezwoleń na projekty oceanicznej energii odnawialnej. W sierpniu 2013 r. Senatorowie ze Stanów Zjednoczonych Ron Wyden, D-Ore. I Lisa Murkowski, R-Alaska, wprowadzono ustawa 2013 o morskiej i hydrokinetycznej energii odnawialnej, która promowałaby rozwój i usprawnienie wydawania pozwoleń na morskie technologie odnawialne. W styczniu 20, 2014, Komisja Europejska wydała dwustopniowy Plan działania na rzecz niebieskiej energii w ramach którego UE najpierw zwoła zainteresowane strony w celu zidentyfikowania i zaproponowania rozwiązań problemów, przed którymi stoi przemysł odnawialnych źródeł energii morskiej, a następnie opracuje strategiczną mapę drogową 2016, aby poprowadzić sektor w kierunku komercjalizacji.

Pokaż nam pieniądze

Potem jest finansowanie. „Należy zrozumieć, że jedna kwestia całkowicie dominuje na tej scenie i ogranicza tempo wzrostu, a to jest dostępność kapitału”, mówi Corren z Verdant Power. „W przypadku nowej energii kapitał podwyższonego ryzyka już nie istnieje.”

„Wiele rzeczy na fali jest po prostu zbyt wczesnym etapem, aby nawet zyskać kapitał podwyższonego ryzyka”, powiedział Toman swojej publiczności w Berkeley. „Szacuje się, że przejście od rysowania serwetki koktajlowej do komercyjnego urządzenia falowego kosztuje około X milionów dolarów. To straszna ilość kapitału, o którą prosi wynalazca garażu.

PowerBuoy firmy Ocean Power Technologies wytwarza energię elektryczną, która kołysze się w wzburzonych morzach u wybrzeży Szkocji. Zdjęcie dzięki uprzejmości Ocean Power Technologies, Inc.

Tam, gdzie energia morska zapuszcza korzenie, często dzieje się tak dzięki interwencji rządu.

„Właśnie dlatego Europa je nasz lunch”, mówi Corren. „Nasz rząd ma teraz filozofię - przynajmniej połowa ma filozofię - że rząd nie powinien nic robić”.

Zwolennicy uznają znaczenie pomocy rządowej udzielanej przemysłowi - chcą tylko, aby było więcej. „Od czasu wyboru prezydenta Obamy Departament Energii odtworzył swój program energetyki wodnej, a także zobowiązał się do odnawialnych źródeł energii morskiej, zarówno pływów, jak i fal”, mówi Corren, „ale wciąż jest daleko poza tym, gdzie naprawdę powinien być, jeśli chcemy być ważnym graczem w światowej branży. ”

Jacobson z EPRI zauważa, że ​​DOE sponsorowało morskie zasoby energii odnawialnej i oceny środowiskowe (EPRI kierowało ocenami zasobów fal i rzek), rozwój technologii komponentów i rozwój projektu.

„Wsparcie kontraktowe DOE było niezwykle pomocne”, mówi Corren. „Stan Nowy Jork był niewiarygodnie pomocny od czasu 80.” DOE uznał, że konieczne jest zwiększenie udziału w kosztach jego dotacji, aby dopasować to, co oferują inne kraje, mówi. Wcześniej przychodziły umowy z udziałem kosztów 50 / 50; teraz umowy mogą zawierać maksymalnie 80 / 20. W sierpniu 2013, DOE nagrodzony $ 16 milionami aby przyspieszyć projekty 17, które wychwytują energię z fal, pływów i prądów.

Morskie źródła odnawialne mają świetlaną przyszłość

Wspierający przemysł zgadzają się, że odnawialne źródła energii morskiej mają przed sobą świetlaną przyszłość, nawet jeśli w najbliższym czasie mogą rozwijać się szybciej poza Stanami Zjednoczonymi. Corren twierdzi, że prawdopodobnie oznacza to, że większość amerykańskich firm przeprowadzi się za granicę. „Albo Europa, zwłaszcza Wielka Brytania i Szkocja, albo Korea Południowa” - mówi, dodając, że Verdant ma już firmę w Anglii. „Rozmawialiśmy z Chinami. Są to kraje posiadające ważne zasoby i ważne zobowiązania do inwestowania w technologię, aby tak się stało ”- mówi.

Na rozmowie w Berkeley Toman zgodził się, mówiąc: „Fala i przypływy idą jak gangsterzy w Europie, zwłaszcza w Wielkiej Brytanii i Szkocji. Widzę, że migrują tutaj do USA. Uważają oni rynek kalifornijski za swego rodzaju Świętego Graala. W tej chwili możemy być w spowolnieniu, ale widzę, że europejskie wysiłki sięgają nas, by nas skolonizować. ”

Eksperci są przekonani, że morskie odnawialne źródła energii z czasem staną się bardziej konkurencyjne w miarę dojrzewania technologii działa prawie tuzin morskich urządzeń energetycznych na stronach prowadzonych przez Europejskie Centrum Energii Morskiej, połączone z siecią centrum testowe na szkockich Orkadach, założone w 2003. Więcej urządzeń wykorzystujących energię fal i pływów zostało przetestowanych w obiekcie wartym X milionów dolarów - zainwestowanym w fundusze rządów Szkocji i Wielkiej Brytanii oraz w UE, ale od 59 jest samowystarczalne - niż jakakolwiek inna strona na świecie. Według Komisji Europejskiej, niektóre 2 GW morskich projektów energii odnawialnej są w przygotowaniu w Europie.

Eksperci są przekonani, że morskie odnawialne źródła energii z czasem staną się bardziej konkurencyjne w miarę dojrzewania technologii. „Wśród wczesnych projektów jest wiele rzezi” - powiedział Toman. „Zdobyto jednak ogromne doświadczenie. Kolejne projekty skorzystają z wielkiej ciężkiej pracy wykonanej przez te wcześniejsze projekty. ”

„To nie jest obecnie najtańszy sposób na wytwarzanie energii elektrycznej”, mówi Jacobson. „Jeśli nie ma jakiejś formy popytu na energię odnawialną, o wiele trudniej jest sprawić, aby finansowanie działało w celu dalszego rozwoju technologii do tego stopnia, że ​​może być konkurencyjna pod względem kosztów w przyszłości”. ostatnio zatwierdzona taryfa gwarantowana w Nowej Szkocji mówi, że projekty energii pływowej są konieczne, aby zwiększyć skalę przemysłu.

Pisanie na blogu Europejskiego Centrum Energetyki Morskiej Carcas przewiduje, „Nie jest wykluczone, że po zainstalowaniu pierwszego 1,000 [MW] morskich odnawialnych źródeł energii (równowartość jednej konwencjonalnej elektrowni) koszty mogą być podobny do morskiego wiatru. ”

„Ta branża ma przyszłość. Będzie to niewielka, ale znacząca część układanki do zebrania wszystkich potrzebnych nam źródeł, które znajdują się na najbardziej zrównoważonym końcu rzeczy - mówi Corren. „Ma świetlaną przyszłość”.

Artykuł pierwotnie pojawił się na ensia

O autorze

Justin Gerdes jest niezależnym dziennikarzem z San Francisco Bay Area, specjalizującym się w kwestiach energii i zmian klimatycznych. Jego praca pojawiła się na Guardian, Yale Environment 360, Forbes.com, MotherJones.com, Smithsonian.com, Chinadialogue, dotychczasowy chrześcijański Monitor nauki i GreenBiz.com, między innymi.

Zalecana książka:

Jak zmienić świat: przedsiębiorcy społeczni i siła nowych pomysłów, aktualizacja
David Bornstein.

Opublikowano w ponad dwudziestu krajach, Jak zmienić świat stała się Biblią przedsiębiorczości społecznej. Profiluje mężczyzn i kobiety z całego świata, którzy znaleźli innowacyjne rozwiązania wielu różnorodnych problemów społecznych i ekonomicznych. Niezależnie od tego, czy pracują oni nad dostarczaniem energii słonecznej brazylijskim wieśniakom, czy też poprawiają dostęp do college'u w Stanach Zjednoczonych, przedsiębiorcy społeczni oferują pionierskie rozwiązania, które zmieniają życie.

Kliknij tutaj aby uzyskać więcej informacji i / lub zamówić tę książkę na Amazon.