Технології, що використовують енергію рухомої води або перепади температур
в Світовому океані обіцяють доставити рясну безвуглецеву електроенергію.
Задовго до того, як люди зачепилися за викопне паливо, ми дізналися, як використовувати силу води для роботи. Річки бігали млинами, що мели борошно, пиляли колоди або пряли ткацькі верстати, які перетворювали волокна в текстиль. Пізніші покоління зрозуміли, що рухома вода також може використовуватися для перетворення турбін, що виробляють електроенергію. Але греблі, споруджені електричними турбінами, перекривали водні шляхи, компрометуючи річкові екосистеми для доставки енергії у зростаючі міста.
Пристрої, які зараз розробляються у Великобританії, США та інших місцях, виробляють електроенергію шляхом дотику до руху океанських хвиль та припливів або різниці температур води між поверхнею океану та його глибинами. Сектор дозрів із обіцянками, але, щоб досягти свого потенціалу, інженери, підприємці та політики, які працюють над тим, щоб вивести електроенергію без вуглецю від рухомої води та теплових градієнтів, повинні подолати грізні регуляторні та фінансові бар'єри.
Енергія з води має великий потенціал
Урядові та академічні оцінки проектують, що морська відновлювана енергія могла б забезпечити значну частку електроенергії, яка використовується в прибережних районах. Прихильники морської гідрокінетики або конверсія теплової енергії океану часто зазначають, що технології постачають електроенергію, яка є надійною і в потрібному місці. Адже хвилі та припливи можна передбачити. А люди скупчуються біля води: Майже 40 відсотків американців живуть в повітах безпосередньо на береговій лінії, і більше половини світового населення живе в межах 125 миль від узбережжя.
Урядові та академічні оцінки передбачають, що морські відновлювані джерела енергії можуть забезпечити значну частку електроенергії, яка використовується в прибережних районах. Оцінки за замовленням Міністерства енергетики США показали, що "максимум теоретичної генерації електрики", який можна отримати від хвиль, припливних та річкових течій та океанських теплових градієнтів у водах США, є 2,116 терават-годин щорічно, то трохи більше половини споживаної електроенергії в країні щороку. Одна TWh електроенергії може живити будинки 85,000. За даними Каліфорнійської енергетичної комісії, потенціал використання енергії, що використовується в океанських хвилях, є державою про 7,400 мегават, що еквівалентно відсоткам 17 пікове навантаження, кероване оператором мережі Каліфорнії в останні роки.
Дослідження, опубліковані інженерами з Оксфордського університету та Едінбургського університету в січні 2014, встановили, що приливні турбіни, розміщені в Пентландському Ферті, вузькій ділянці води, що відокремлює північне узбережжя материкової Шотландії від Оркнейських островів генерують 43 відсотків електроенергії Шотландії. За інформацією RenevableUK, торгове об'єднання, хвильовий енергетичний потенціал у водах Великобританії та Ірландії становить 840 TWh щорічно, що еквівалентно половині загального європейського хвильового енергоресурсу і майже в два з половиною рази перевищує поточну річну потребу в електроенергії Великобританії.
Морські відновлювані джерела енергії - це швидко розвивається галузь
На енергію океану панель Скликаний в Університеті Каліфорнії, Берклі, Юридична школа у вересні 2012, Білл Томан, тоді керівник проекту відділу океанських і морських систем International Applications International, відзначив процвітання інновацій у цьому секторі. Томан, який зараз є директором морських відновлюваних джерел Тихого океану, підрахував, що в усьому світі розробляються декілька різних технологій відновлюваної енергетики 80, зріло близько десятка.
"Він просувається швидше, ніж вітер був 30 років тому", - каже Пол Джейкобсон, лідер океанічної енергетики з Науково-дослідного інституту електроенергії. Якобсон каже, що не вірить, що морській галузі відновлюваних джерел енергії знадобиться 30 років, щоб досягти того, де сьогодні є вітровий сектор, тому що в останні роки інженерне проектування так сильно просунулося.
В 2012 Verdant Power встановили здоровенні турбіни під поверхнею Іст-Рівер-Нью-Йорка, щоб перетворити енергію припливу в електричну. Фото надано Verdant Power, Inc.
Кілька розробників у Великобританії, США та Китаї домоглися схвалення або підписання угод на створення комерційних проектів. У вересні 2013 уряд Шотландії дав іти вперед для будівництва першої фази 398 МВт Мейґен проект припливної енергії. Перші шість турбін планується встановити в Пентландському Ферті Шотландії в 2015.
У січні 2012, Verdant Power отримала першу комерційну ліцензію на енергетичний проект припливу в США. Федеральна комісія з регулювання енергетики уповноважила Verdant встановлювати до 30 турбіни комбінованою потужністю трохи більше 1 MW в Іст-Рівер-Нью-Йорку для захоплення енергія води, що рухається припливами. Під час демонстраційного етапу Проект поставив 70 мегават-годин електроенергії двом клієнтам у Нью-Йорку.
Дін Коррен, директор з морських поточних технологій Verdant, каже, що компанія планує встановити на своєму майданчику комерційну турбіну нового покоління Gen5. Фінансова підтримка DOE, за його словами, дозволить протестувати ключові компоненти - сталь, коробку передач і лопаті - протягом наступного року для визначення надійності нових турбін під водою. Перші турбіни Gen5 повинні бути в Іст-Рівер в 2015.
У жовтні 2013, Локхід Мартін підписали контракт щоб побудувати найбільшу в світі океанську теплову електростанцію, потужність потужністю 10 МВт, яка, можливо, буде побудована на півдні Китаю. Lockheed планує побудувати систему із замкнутим циклом, яка використовує тепло з теплих поверхневих вод для перетворення аміаку, який має низьку температуру кипіння, у газ, який використовується для живлення парової турбіни. Потім холодна вода глибоко під поверхнею використовується для перетворення пари назад у рідину.
Ден Хеллер, віце-президент нових підприємств з місійних систем та тренувань Lockheed, сказав Рейтер в той час, коли Lockheed планував розпочати роботу над дизайном 100 MW під час проекту, і, як очікується, зможе розпочати маркетинг версій 100 MW та 10 MW у всьому світі приблизно через п’ять років.
Нормативні виклики та технічні обмеження
Навіть по мірі прогресу технологій, фахівці галузі та уряду погоджуються, що необхідно подолати значні перешкоди, якщо електроенергія, що виробляється за допомогою морських технологій відновлюваної енергії, незабаром буде конкурувати за ціною з енергією з викопного палива або з більш зрілих джерел відновлюваної енергії, таких як сонячна, вітряна та геотермальний. За словами Макса Каркаса, зовнішнього зв’язку Європейського центру морської енергетики, морська енергія коштує $ 0.42 до $ 0.50 за кіловат-годину сьогодні, більше двох разів середня ціна електроенергії з морських вітроелектростанцій.
Нормативні виклики та технічні обмеження ускладнюють побудову хвильових, припливних та океанських теплових проектів. У серпні 2012 компанія Ocean Power Technologies отримала першу ліцензію Федеральної комісії з регулювання енергетики для хвильової електростанції в США на масив пристроїв 1.5 МВт, розташованих біля узбережжя Ридспорта, штат Орегон. Через рік, Oregonian повідомляє що регуляторні та технічні перешкоди зупинили проект і що "OPT тепер дає нечіткі обіцянки випробувати свій перший буй у водах штату Орегон не пізніше 2016".
Розробникам проектів, багато з яких стартапів, важко залишатися на плаву у фінансовому плані, оскільки вони працюють над тим, щоб отримати необхідні дозволи.
Затримки не були обмежені лише США Хвильовий концентратор, платформа для випробування морської відновлюваної енергії, розташована на морському дні 10 миль від Корнуолла, Великобританія, узбережжя та підключена до берегової сітки за допомогою підводного кабелю, була завершена в 2010, але ще не використовується. OceanEnergy, ірландська хвильова енергетична компанія, планувала розгорнути її OE Буй на майданчику до кінця 2012. У грудні 2013, Wave Hub оголошений хвильова енергетична компанія Симетричність планує розробити масив 10 MW на майданчику протягом найближчих двох років.
"Останні п’ять років були досить жорстокими для розробників у спробах розміщення океанських хвильових, припливних та гібридних вітряно-хвильових проектів", - сказав Тихоокеанський морський відновлюваний джерело Томан під час зібрання в Берклі 2012. Розробникам проектів, багато з яких стартапів, важко залишатися на плаву у фінансовому плані, оскільки вони працюють над тим, щоб отримати необхідні дозволи.
"Дуже багато інженерів, які хотіли щось поставити у воду, як тільки вони зрозуміли нормативно-правову базу, їхні очі розширилися, і вони вирішили:" Гаразд, мені знадобиться набагато більше грошей, і я "Мені потрібно буде поговорити з деякими іншими консультантами, які щось знають про це", - сказала на тій же панелі менеджер проекту Лаури Егерман, керівник проекту Каліфорнійської ради захисту океану.
Завдання перед регуляторами, додав Еґеман, - "збалансування можливостей для тестування із забезпеченням необхідних заходів безпеки навколишнього середовища. Розробники галузі є фінансово обмеженими. Часто для них є великою перешкодою розробити таку базову інформацію, якої вимагає більшість дозвільних агентств ».
"Оскільки це нові технології, які розміщуються в середовищах, де подібне не робилося раніше, існує велика екологічна невизначеність", - каже Якобсон EPRI. "Промисловість дотримується дуже високих стандартів". У звіті, підготовленому Радою захисту океану Каліфорнії та Каліфорнійською комісією з питань енергетики, опублікованому в листопаді 2008, було встановлено, що "передбачається небагато основних впливів хвильових установок для перетворення енергії на морських птахів та ссавців. , "Але дані базового рівня, зібрані до того, як пристрої будуть розміщені у воді," матимуть вирішальне значення для оцінки наслідків після встановлення ". Автори зробили висновок, що" хоча важливі технологічні та економічні проблеми залишаються, екологічні проблеми на цьому етапі виявляються керованими ".
Одне питання повністю домінує над цією сценою і обмежує темпи зростання, а це доступність капіталу. ”- Дін Коррен, Вердан
Все-таки на горизонті все виглядає краще. Щоб допомогти розробникам зорієнтуватися в процесі регулювання, Рада з охорони океану в Каліфорнії опублікувала дозвільні вказівки для проектів океанічної відновлюваної енергетики у грудні 2011 року. введені Закон 2013 про морські та гідрокінетичні відновлювані джерела енергії, який сприятиме розвитку та впорядкуванню дозволів на використання відновлюваних морських технологій. У січні 20, 2014, Європейська Комісія випустила двоетапний крок План дій синьої енергії відповідно до якого ЄС спочатку скликає зацікавлені сторони для визначення та запропонування рішення проблем, що стоять перед морською відновлювальною енергетикою, а потім розробить 2016 стратегічну дорожню карту для спрямування сектору до комерціалізації.
Покажіть нам гроші
Потім є фінансування. "Потрібно розуміти, що одне питання повністю домінує над цією сценою і обмежує темпи зростання, а це доступність капіталу", - каже Коррен Verdant Power. "Для енергії, що розвивається, венчурного капіталу вже не існує".
"Багато хвилястих матеріалів є занадто раннім етапом навіть для венчурного капіталу", - сказав Томан своїй публіці в Берклі. «За підрахунками, коштувати приблизно від $ 100 мільйонів доларів, щоб перейти від малюнка коктейльної серветки до комерційного пристрою хвилі. Це жахлива кількість капіталу, щоб попросити свого винахідника гаража придумати.
Компанія Power Power Technologies PowerBuoy виробляє електроенергію, коли вона кидається в бурхливі моря біля узбережжя Шотландії. Фото надано Ocean Power Technologies, Inc.
Там, де морська енергія пускає коріння, це часто завдяки втручанню влади.
"Тому Європа їсть наш обід", - говорить Коррен. "Зараз у нашого уряду є філософія - принаймні половина має філософію - уряд не повинен нічого робити".
Прихильники визнають важливість державної допомоги, що надається галузі - вони просто хочуть, щоб їх було більше. "Після обрання президентом Обами Міністерство енергетики відновило свою гідроенергетичну програму, а також взяло на себе зобов'язання щодо морської відновлюваної енергії, як припливної, так і хвильової", - каже Коррен, - але це все ще далеко за межами місця, де це дійсно повинно бути, якщо ми хочемо бути головним гравцем у світовій галузі ».
Якобсон від EPRI зазначає, що DOE спонсорувало морські відновлювані джерела енергії та оцінки навколишнього середовища (EPRI проводила оцінки хвиль та річкових ресурсів), технологічну розробку компонентів та розробку проектів.
"Підтримка контрактів DOE була неймовірно корисною", - говорить Коррен. "Штат Нью-Йорк був неймовірно корисним з часів" 80s ". Міністерство оборони визнало, що потрібно збільшити частку витрат на свої гранти, щоб відповідати тому, що пропонували інші країни, говорить він. Раніше укладалися контракти з часткою витрат 50 / 50; Тепер контракти можуть складатися з часткою витрат 80 / 20. У серпні 2013, DOE нагороджений мільйонам доларів США просунути проекти 17, які забирають енергію від хвиль, припливів та течій.
Морські відновлювані джерела енергії мають світле майбутнє
Захисники промисловості погоджуються, що морські відновлювані джерела енергії мають світле майбутнє, навіть якщо в найближчій перспективі вони можуть просунутися швидше за межами США Коррен. Це може означати, що більшість американських компаній переїдуть за кордон. "Або в Європі, особливо у Великобританії, і в Шотландії, або в Південній Кореї", - каже він, додаючи, що Вердант вже має компанію в Англії. «Ми спілкувалися з Китаєм. Це країни, які мають важливі ресурси та важливі зобов'язання інвестувати в технології, щоб це відбулося », - говорить він.
Під час бесіди в Берклі Томан погодився, сказавши: "Хвиля і припливи йдуть як бандити в Європі, особливо у Великобританії та Шотландії. Я бачу, що переїжджаючи сюди до США. Вони сприймають ринок Каліфорнії як вид Святого Грааля. Наразі ми можемо опинитися у повільному періоді, але я бачу, як європейські зусилля намагаються колонізувати нас ».
Експерти переконані, що морські відновлювані джерела енергії з часом ставатимуть більш конкурентоспроможними по мірі дозрівання технологій працює майже десяток приладів морської енергії на сайтах, якими керує Європейський енергетичний центр Marine, тестовий центр, пов'язаний з мережею, на Оркнейських островах Шотландії, створений у 2003. Більше хвильових та припливних енергетичних пристроїв було випробувано на об'єкті в розмірі мільйона доларів США (59 млн. Доларів США), що фінансується за рахунок фінансування урядів Шотландії та Великої Британії та ЄС, але самозабезпечення з 2011 - ніж будь-який інший сайт у світі. За даними Європейської комісії, деякі проекти 2 GW морських відновлюваних джерел енергії знаходяться в стадії розробки в Європі.
Експерти переконані, що морські поновлювані джерела енергії з часом ставатимуть більш конкурентоспроможними. "Серед ранніх проектів є багато розправи", - сказав Томан. "Однак, накопичений величезний досвід. Подальші проекти отримають користь від великої наполегливої роботи, яку було зроблено цими попередніми проектами ».
"Це не найдешевший спосіб генерувати електроенергію зараз", - каже Якобсон. "Якщо не існує певної форми попиту на відновлювані джерела енергії, то набагато важче зробити фінансування для подальшого розвитку технології до того, що це може бути економічно конкурентоспроможним вниз". нещодавно затверджений тариф на подачу в Новій Шотландії для припливних енергетичних проектів необхідні, за його словами, масштабність галузі.
Писання у блозі Європейського морського енергетичного центру, Carcas прогнозує, "Немислимо, що після встановлення першого 1,000 [МВт] морських відновлюваних джерел енергії (еквівалентно одній звичайній електростанції) витрати можуть бути схожий з вітром на березі моря ».
«У цієї галузі є майбутнє. Це буде невеликий, але важливий фрагмент головоломки для збору всіх необхідних нам джерел, які знаходяться в самому стійкому кінці речей », - каже Коррен. "У неї світле майбутнє".
Ця стаття спочатку з'явилася на Ензія
про автора
Джастін Гердес - незалежний журналіст із затоки Сан-Франциско, який спеціалізується на енергетиці та зміні клімату. Його робота вийшла на Guardian, Yale Environment 360, Forbes.com, MotherJones.com, Smithsonian.com, Чинадіалог, la Християнський Науковий монітор та GreenBiz.com, серед інших.
Рекомендована книга:
Як змінити світ: Соціальні підприємці та сила нових ідей, оновлене видання
Девід Борнштейн.
Опубліковано у понад двадцяти країнах, Як змінити світ стала Біблією соціального підприємництва. У ньому розглядаються чоловіки та жінки з усього світу, які знайшли інноваційні рішення для найрізноманітніших соціальних та економічних проблем. Незалежно від того, чи працюють вони, щоб доставити сонячну енергію бразильським жителям, чи покращити доступ до коледжів у США, соціальні підприємці пропонують новаторські рішення, які змінюють життя.
Натисніть тут для отримання додаткової інформації та / або для замовлення цієї книги на Amazon.
