Technológiák, amelyek kihasználják a mozgó víz energiáját vagy a hőmérsékleti különbségeket
az óceánokban bőséges szén-dioxid-mentes villamos energiát ígér.

Már jóval azelőtt, hogy az emberek a fosszilis tüzelőanyagokra rakodtak, megtanultuk, hogyan lehet a víz erejét a munkához felhasználni. A folyók malmokkal őrölték lisztet, fűrészelt rönköt vagy fonott szövőszéket, amelyek a rostokat textilré alakítják. A későbbi generációk rájöttek, hogy a mozgó víz felhasználható villamosenergia-termelő turbinák forgatására is. Az elektromos turbinákkal felépített gátak azonban akadályozták a vízi utakat, veszélyeztetve a folyami ökoszisztémákat, hogy energiát szállítsanak a növekvő városokba.

Az Egyesült Királyságban, az Egyesült Államokban és másutt jelenleg fejlesztés alatt álló eszközök áramot termelnek az óceánhullámok és az árapály mozgásának vagy az óceán felszínének és mélysége közötti vízhőmérséklet-különbségek megérintésével. Az ágazat ígéretes érett, de a potenciáljának kiaknázása érdekében a mérnököknek, vállalkozóknak és politikai döntéshozóknak, akik a mozgó vízből és termikus gradiensekből széndioxid-mentes villamos energia felforgatására törekednek, át kell küzdeniük a hatalmas szabályozási és pénzügyi akadályokat.

A vízből származó energia nagy potenciállal rendelkezik

Kormányzati és tudományos becslések szerint a tengeri megújuló energia jelentős részét tudná szolgáltatni a tengerparti területeken felhasznált villamos energianak. A tengeri hidrokinetika vagy óceán hőenergia-átalakítása gyakran megjegyzik, hogy a technológiák megbízható és a megfelelő helyen lévő villamos energiát szállítanak. Végül is a hullámok és az árapályok megjósolhatók. Az emberek hajlamosak a víz közelében rakódni: Az amerikaiak közel 40 százaléka megyékben élnek közvetlenül a part mentén, és a világ népességének több mint fele 125 mérföldön belül él a parttól.

A kormány és a tudományos becslések szerint a tengeri megújuló energia a tengerparti területeken felhasznált villamos energia jelentős részét szolgáltathatja. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának megbízásából megállapították, hogy az Egyesült Államok vizein hullámokból, árapály- és folyami áramlásokból, valamint az óceánok termikus gradienseiből előállítható „maximális elméleti villamosenergia-termelés” 2,116 terawatt-óra éventeEgy az elfogyasztott villamos energia alig több mint fele az országban minden évben. Egy TWh villamos energia képes táplálni az 85,000 otthonakat. A kaliforniai energiabizottság szerint az állam kiaknázható óceánhullám-energiatermelési potenciálja van körülbelül 7,400 megawatt, ami megegyezik a 17 százalékával csúcsterhelés, amelyet a kaliforniai grid operátor kezel az elmúlt években.

Az Oxfordi Egyetem és az Edinburgh-i Egyetem mérnökei által a 2014 januárban közzétett kutatások azt találták, hogy a Pentland Firth-ben, egy keskeny vízszakaszban elhelyezkedő, keskeny vízszakaszon elhelyezkedő árapály-turbinák képesek lehetnek Skócia kontinentális részének az Orkney-szigetektől elválasztására. termel Skócia villamosenergia-mennyiségének 43 százalékát. A RenevableUK szerint, a szakmai szövetség, az Egyesült Királyság és az ír vizek hullámenergia-potenciálja évente 840 TWh, ami a teljes európai hullámenergia-erőforrás felének felel meg, és az Egyesült Királyság jelenlegi éves villamosenergia-igényének majdnem kétezer és félszerese.

A Marine Renewables egy gyorsan fejlődő ipar

Egy óceáni energiánál panel A kaliforniai egyetemen, a Berkeley Jogi Egyetemen szeptemberben 2012-ben összehívott Bill Toman, aki akkoriban a Science Applications International Corporation óceáni és tengeri rendszerek divíziójának projektmenedzserét vette észre, hogy az ágazat innovációja virágzik. Toman, aki jelenleg a Pacific Marine Renewables vezetője, becslése szerint néhány 80 tengeri megújulóenergia-technológia fejlesztése folyamatban van az egész világon, körülbelül egy tucat érett szakaszban.

"Sokkal gyorsabban halad előre, mint a szél volt az 30 évvel ezelőtt" - mondta Paul Jacobson, az óceánenergia vezetője az Electric Power Research Institute-nál. Jacobson szerint nem hiszi, hogy a megújuló energiaforrások tengeri iparának 30 évre lesz szüksége ahhoz, hogy a szélerőművek napjainkban eljusson, mert az utóbbi években a tervezéstechnika annyira haladt.

Az 2012-ben a Verdant Power a New York City East River felszíne alá hatalmas turbinákat telepített, hogy az árapály energiáját villamos energiává alakítsák. Fotók a Verdant Power, Inc. jóvoltából

Néhány fejlesztő az Egyesült Királyságban, az Egyesült Államokban és Kínában jóváhagyást vagy aláírt szerződést kötött kereskedelmi méretű projektek építésére. 2013 szeptemberben a skót kormány megadta a lépést az 398 MW első fázisának felépítéséhez MeyGen árapály-energia projekt. Az első hat turbina a tervek szerint Skóciában, a Pentland Firth-ben kerül telepítésre az 2015-ben.

Január 2012, a Verdant Power megkapta az Egyesült Államokban az árapályenergia-projekt első kereskedelmi engedélyét. A Szövetségi Energiaszabályozási Bizottság felhatalmazta a Verdantot, hogy telepítsen legfeljebb 30 turbinákat, amelyek együttes kapacitása valamivel meghaladja az 1 MW-ot New York City Kelet-folyójában a az árapályokkal mozgó víz energiája. A demonstrációs szakaszban a A projekt 70 megawatt-órát villamos energiát szállított két vásárlónak New Yorkban.

Dean Corren, a Verdant tengeri jelenlegi technológiájának igazgatója szerint a cég a következő generációs kereskedelmi turbina, a Gen5 telepítését tervezi a helyszínre. Szerinte a DOE pénzügyi támogatása lehetővé teszi a kulcsfontosságú elemek - acél, sebességváltó és pengék - tesztelését a következő évben, hogy meghatározzák az új víz alatti turbinák megbízhatóságát. Az első Gen5 turbináknak a East Riverben kell lennie 2015-ben.

2013 októberben, Lockheed Martin szerződést írt alá a világ legnagyobb óceáni hőerőművének, egy 10 MW erőmű építésére, amelyet valószínűleg Dél-Kínában építenek. Lockheed egy zárt hurkú rendszer felépítését tervezi, amely felhasználja a meleg felszíni vizekből származó hőt az alacsony forráspontú ammónia átalakítására gőzturbina működtetésére szolgáló gázzá. A felszín alatt mélyen lévő hideg vizet ezután a gőz folyadékká alakításához használják fel.

Dan Heller, a Lockheed Mission Systems and Training új vállalkozásainak alelnöke mondta a Reuters abban az időben, amikor Lockheed a projekt folyamán meg akarta kezdeni az 100 MW tervezését, és várhatóan körülbelül öt év alatt meg fogja kezdeni az 100 MW és az 10 MW verziók globális forgalmazását.

Szabályozási kihívások és műszaki korlátozások

Még a technológia fejlődésével az ipar és a kormány szakértői egyetértenek abban, hogy jelentős akadályokat kell leküzdeni, ha a tengeri megújuló energia technológiák által előállított villamos energia hamarosan árversenyzésre kerül fosszilis tüzelőanyagokból vagy érettebb megújuló energiaforrásokból, például a napenergia, a szél és geotermikus. Max Carcas, az Európai Tengeri Energia Központ külső kapcsolattartója szerint A tengeri energia ára 0.42 - 0.50 dollár / kilowattóra ma, több mint kétszer a tengeri szélerőművekből származó villamos energia átlagos ára.

A szabályozási kihívások és a műszaki korlátozások megnehezítették a közüzemi hullám-, árapály- és óceánhőmérsékleti projektek építését. 2012 augusztusban az Ocean Power Technologies megkapta az első szövetségi energiaszabályozó bizottsági engedélyt egy hullámerőműre az Egyesült Államokban egy 1.5 MW sorozatú eszközrendszer számára, amely az érc, Reedsport partján helyezkedik el. Egy évvel később, Az oregoniánus jelentett hogy a szabályozási és technikai akadályok akadályozták a projektet, és hogy „az OPT most bizonytalan ígéreteket tesz az első bója megmérésére Oregon vizein legkésőbb az 2016-nál.”

A projektfejlesztőknek, köztük sokan kezdő vállalkozásnak, nehéz pénzügyi helyzetben maradni, mivel a szükséges engedélyek megszerzésén dolgoznak.

A késedelem nem korlátozódik az Egyesült Államokra Wave Hub, egy tengeri megújulóenergia-tesztplatform, amely a tengerparton az 10 mérföld távolságban helyezkedik el a Cornwalltól (Egyesült Királyság), a tengerparttól, és a tenger alatti hálózatához egy tenger alatti kábel segítségével kapcsolódik, befejeződött az 2010-ban, még nem használták fel. Az OceanEnergy, egy ír hullámenergia-cég, azt tervezte, hogy telepíti OE bója a helyszínen az 2012 végére. 2013 decemberében, a Wave Hub bejelentés a hullámenergia-társaság Seatricity a következő két évben tervezi egy 10 MW tömb kifejlesztését a helyszínen.

"Az elmúlt öt év meglehetősen brutális volt a fejlesztők számára az óceánhullám, az árapály és a hibrid szélhullámú projektek elhelyezésének megkísérlésekor." - mondta a Pacific Marine Renewables 'Toman az 2012 Berkeley gyűlésen. A projektfejlesztőknek, köztük sokan kezdő vállalkozásnak, nehéz pénzügyi helyzetben maradni, mivel a szükséges engedélyek megszerzésén dolgoznak.

„Sok olyan mérnök, aki valamit a vízbe akart tenni, miután megpillantották a szabályozási keretet, nagyra emelkedett a szemük, és úgy döntöttek:„ Rendben, sokkal több pénzre lesz szükségem, és én "Beszélnem kell még néhány tanácsadóval, akik tudnak valamit erről" - mondta ugyanazon testületnek Laura Engeman, a Kaliforniai Óceánvédelmi Tanács projektmenedzsere.

Engeman hozzátette, hogy a szabályozók számára a kihívás a mérési lehetőségek egyensúlyba hozása a szükséges környezetvédelmi óvintézkedések biztosításával. Az ipari fejlesztők anyagilag korlátozottak. Gyakran nagy akadályt jelent számukra az olyan alapinformációk kidolgozása, amelyeket a legtöbb engedélyező ügynökség igényel. "

"Mivel ezek olyan új technológiák, amelyeket olyan környezetben helyeznek el, ahol ezt a fajta dolgot még nem tették meg, sok a környezeti bizonytalanság" - mondja az EPRI Jacobson. „Az ipart rendkívül magas színvonalúnak tartják.” A Kaliforniai Óceánvédelmi Tanács és a Kaliforniai Energia Bizottság számára elkészített, az 2008 novemberben közzétett jelentés megállapította, hogy „a hullámenergia-átalakító létesítményeknek csak néhány jelentős hatása várható a tengeri madarakra és emlősökre. ", De az eszközök vízbe helyezése előtt gyűjtött alapvető adatok" kritikus jelentőségűek lesznek a telepítés utáni hatások értékelésében. "A szerzők arra a következtetésre jutottak, hogy" míg jelentős technológiai és gazdasági kérdések továbbra is fennállnak, az ökológiai kérdések ebben a szakaszban kezelhetőnek tűnnek ".

Az egyik kérdés teljesen uralja ezt a jelenetet, korlátozza a növekedés ütemét, és ez a tőke rendelkezésre állása. ”- Dean Corren, Verdant

Ennek ellenére a dolgok jobban látszanak a láthatáron. A fejlesztőknek a szabályozási folyamatban való eligazodásának elősegítése érdekében a Kaliforniai Óceánvédelmi Tanács 2011 decemberében közzétette az engedélyeket az óceán megújuló energiával kapcsolatos projektjeihez. 2013 augusztusában Ron Wyden (D-Ore) és Lisa Murkowski, R-Alaska amerikai szenátorok Bevezetett az 2013 tengeri és hidrokinetikus megújuló energiáról szóló törvénye, amely elősegítené a tengeri megújuló technológiák fejlesztését és korszerűsítését. Az 20, az 2014 januárban az Európai Bizottság két lépést bocsátott ki Kék Energia cselekvési terv amelynek keretében az EU először az érdekelt feleket hívja össze a tengeri megújuló energiaforrásokkal foglalkozó ipar kihívásainak azonosítása és megoldásainak kidolgozása céljából, majd az 2016 által kidolgozott stratégiai ütemtervet készít az ágazat felé a kereskedelem felé.

Mutasd meg nekünk a pénzt

Akkor ott van a finanszírozás. "Meg kell érteni, hogy egy kérdés teljesen uralja ezt a jelenetet, és korlátozza a növekedés ütemét, és ez a tőke rendelkezésre állása" - mondja a Verdant Power Corren. "A feltörekvő energia esetében a kockázati tőke már nem létezik."

"Sok hullámtétel még túl korai szakaszban van még a kockázati tőke számára is" - mondta Toman Berkeley közönségének. „Becslések szerint körülbelül 100 millió dollárba kerül a koktélos szalvéta rajzolásától a kereskedelmi hullámkészülékig történő áttérés. Ijesztő tőkemennyiség, hogy felkérje a garázs feltalálóját, hogy jöjjön fel. ”

Az Ocean Power Technologies PowerBuoy áramot termel, miközben a skóciai tengerparton skóciai tengerparton fekszik. Fotó az Ocean Power Technologies, Inc. jóvoltából

Ahol a tengeri energia gyökereket vezet, ez gyakran a kormányzati beavatkozásnak köszönhető.

„Ezért eszik Európa ebédeinket” - mondja Corren. "Kormányunk filozófiájának - legalább a felének a filozófiájának - van a filozófiája, hogy a kormánynak nem szabad semmit tennie."

A támogatók elismerik az ipar számára nyújtott állami támogatás fontosságát - csak azt kívánják, hogy több legyen. "Obama elnök megválasztása óta az Energiaügyi Minisztérium újjáépítette vízenergia-programját, és elkötelezettséget vállalt a tengeri megújuló energiák iránt, mind az árapály, mind a hullámok szempontjából," mondja Corren, "de még mindig messze van azon a ponton, ahol valójában lennie kellene, ha fontos szerepet akarunk játszani a világiparban. ”

Az EPRI Jacobson megjegyzi, hogy a DOE szponzorálta a tengeri megújuló energiaforrások és a környezeti vizsgálatokat (az EPRI vezette a hullám- és folyami erőforrások értékelését), az alkatrészek technológiai fejlesztését és a projektfejlesztést.

"A DOE szerződéses támogatás hihetetlenül hasznos volt" - mondja Corren. "New York állam hihetetlenül hasznos volt az '80" óta. "A DOE felismerte, hogy növelnie kell támogatásainak költségeit, hogy azok megfeleljenek ahhoz, amit más országok kínálnak - mondja. Korábban a szerződések az 50 / 50 költségrészesedéssel jöttek létre; most, a szerződések akár 80 / 20 költségekkel is járhatnak. 2013 augusztusban, DOE $ 16 millió az 17 projektek előmozdítása érdekében, amelyek energiát gyűjtenek a hullámokból, árapályokból és áramokból.

A tengeri megújuló energiáknak fényes jövőjük van

Az iparági támogatók egyetértenek abban, hogy a tengeri megújuló energiáknak fényes jövőjük van, még ha közeljövőben gyorsabban haladhatnak előre az Egyesült Államokon kívül is. Szerinte ez valószínűleg azt jelenti, hogy a legtöbb amerikai székhelyű vállalat a tengerentúlon költözik. „Vagy Európa, különösen az Egyesült Királyság és Skócia, vagy Dél-Korea” - mondja és hozzáteszi, hogy a Verdant már rendelkezik társasággal Angliában. „Beszélgetünk már Kínával. Ezek olyan országok, amelyeknek fontos erőforrásaik vannak és fontos elkötelezettségük van a technológiába történő befektetés iránt, hogy megvalósuljon ”- mondja.

A Berkeley-beszélgetésen Toman egyetértett, mondván: „A hullám és az árapály Európában, különösen az Egyesült Királyságban és Skóciában, mint a gengszterek. Látom, hogy az Egyesült Államokba vándorolva a kaliforniai piacot a Szent Grál fajtájának tekintik. Lehet, hogy ebben a pillanatban lassú az idő, de látom, hogy az európai erőfeszítések a gyarmatosításra törekszenek. ”

A szakértők meg vannak győződve arról, hogy a tengeri megújuló energiák az idő múlásával versenyképesebbé válnak közel tucat tengeri energiaeszköz működik a Európai Tengeri Energia Központ, egy hálózathoz csatlakoztatott tesztközpont Skócia Orkney-szigetein, 2003-ben alapítva. Több hullám- és árapályenergia-eszközt tesztelték a 59 millió dolláros létesítményben - a skót és az Egyesült Királyság kormányainak és az EU finanszírozásával, de az 2011 óta önmagukkal támogatva -, mint a világ bármely más telephelyén. Az Európai Bizottság szerint, néhány 2 GW tengeri megújuló energiával kapcsolatos projekt folyamatban van Európában.

A szakértők meg vannak győződve arról, hogy a tengeri megújuló energiák versenyképesebbé válnak az idő múlásával, a technológia érésével. "Nagyon sok mészárlás történik a korai projektek között" - mondta Toman. „Mindazonáltal óriási tapasztalatokkal rendelkezik. A későbbi projektek profitálnak a korábbi projektek által elvégzett nagy kemény munkából. ”

"Jelenleg nem a legolcsóbb módja az áramtermelésnek" - mondja Jacobson. „Ha nincs megújuló energiaforrások valamilyen formája, akkor sokkal nehezebb a finanszírozást a technológia továbbfejlesztése érdekében elvégezni, oly módon, hogy az költségeken alapuló versenyképességgel járjon.” a nemrégiben Nova Scotiaban jóváhagyott behozatali tarifa az árapály-energia projektekre van szükség, mondja, az iparág kiterjesztésére.

Írás az Európai Tengeri Energiaközpont blogjában, Carcas jósolja, „Nem elképzelhetetlen, hogy a tengeri megújuló energia első 1,000 [MW] értékének (egy hagyományos erőművel egyenértékű) telepítésének költségei hasonlóan a tengeri széléhez. ”

„Ennek az iparágnak van jövője. Ez egy kicsi, de jelentős puzzle-darab lesz az összes olyan forrás összeállításához, amelyre szükségünk van, és amely a dolgok leginkább fenntartható végén van ”- mondja Corren. "Fényes jövője van."

Ez a cikk eredetileg megjelent ensia

A szerzőről

Justin Gerdes San Francisco-öbölbeli független újságíró, aki az energiával és a klímaváltozással foglalkozik. Munkája megjelent a Guardian, a Yale Environment 360, Forbes.com, MotherJones.com, Smithsonian.com, Chinadialogue, a keresztény Science Monitor és a GreenBiz.com, többek között.

Ajánlott könyv:

Hogyan változtassuk meg a világot: A szociális vállalkozók és az új ötletek hatalma, frissített kiadás
írta: David Bornstein.

Megjelent több mint húsz országban, Hogyan változtassuk meg a világot vált a társadalmi vállalkozás Bibliájává. Profilként bemutatja a világ minden tájáról származó férfiakat és nőket, akik innovatív megoldásokat találtak a különféle társadalmi és gazdasági problémákra. Függetlenül attól, hogy napenergiát szállítanak a brazil falusiak számára, vagy javítják az egyetemekhez való hozzáférést az Egyesült Államokban, a szociális vállalkozók úttörő megoldásokat kínálnak, amelyek megváltoztatják az életet.

Kattintson ide további információkért és / vagy megrendelheti ezt a könyvet az Amazonon.