Teknologier, der udnytter energien fra bevægende vand eller temperaturforskelle
i verdenshavene lover at levere rigelig kulstoffri elektricitet.
Længe før mennesker blev tilsluttet fossile brændstoffer, lærte vi, hvordan man udnytter vandets kraft til at udføre arbejde. Floder drev møller, der malede mel, savet bjælker eller spundet væv, der omdannede fibre til tekstiler. Senere generationer indså, at bevægende vand også kunne bruges til at dreje elproducerende turbiner. Men dæmninger opført med elektriske turbiner blokerede vandveje og kompromitterede flodøkosystemer for at levere strøm til voksende byer.
Enheder, der nu er under udvikling i Det Forenede Kongerige, De Forenede Stater og andre steder genererer elektricitet ved at tappe bevægelsen af havbølger og tidevand eller forskellene i vandets temperatur mellem et havs overflade og dets dybder. Sektoren er moden med løfte, men for at nå sit potentiale må ingeniører, iværksættere og beslutningstagere, der arbejder for at dreje kulstoffri elektricitet fra bevægende vand og termiske gradienter, overvinde formidable regulatoriske og økonomiske barrierer.
Energi fra vand har stort potentiale
Regerings- og akademiske skøn projicerer, at marin vedvarende energi kunne levere en betydelig del af den elektricitet, der bruges i kystområder. hav termisk energi konvertering bemærk ofte, at teknologierne leverer elektricitet, der er både pålidelig og på det rigtige sted. Når alt kommer til alt kan bølger og tidevand forudsiges. Og mennesker har en tendens til at klynge sig tæt på vand: Næsten 40 procent af amerikanerne bor i amter direkte på en kystlinje, og mere end halvdelen af verdens befolkning bor inden for 125 miles fra en kyst.
Regerings- og akademiske skøn planlægger, at marin vedvarende energi kunne levere en betydelig del af den elektricitet, der bruges i kystområder. Evalueringer, der er bestilt af det amerikanske energiministerium, fandt, at ”det maksimale af teoretisk elektrisk produktion”, der kunne produceres fra bølger, tidevand og flodstrømme og havets termiske gradienter i amerikanske farvande er 2,116 terawatt-timer årligt, en lidt over halvdelen af den forbrugte elektricitet i landet hvert år. En TWh elektricitet kan tænde 85,000 hjem. I henhold til Californiens energikommission er statens potentiale for produktion af havbølger energi omkring 7,400 megawatt, svarende til 17 procent af spidsbelastning administreret af netværksoperatøren i Californien i de seneste år.
Forskning offentliggjort af ingeniører fra Oxford University og Edinburgh University i januar 2014 fandt, at tidevandsturbiner placeret i Pentland Firth, en smal vandstrækning, der adskiller den nordlige kyst af det skotske fastland fra Orkneyøerne, kunne genererer 43 procent af Skotlands elektricitet. Ifølge RenewableUK, en handelsforening, er bølgenergipotentialet i de britiske og irske farvande 840 TWh årligt, svarende til halvdelen af den samlede europæiske bølgenergiressource og næsten to og en halv gang gange Det Forenede Kongeriges nuværende årlige elefterspørgsel.
Marine Renewables er en hurtigudviklende industri
Ved en havenergi panel indkaldt til University of California, Berkeley, School of Law i september 2012, bemærkede Bill Toman, dengang projektleder med Science Applications International Corporation's Ocean and Marine Systems division, den blomstrende innovation i sektoren. Toman, nu en hovedleder med Pacific Marine Renewables, anslåede, at nogle 80 forskellige marine vedvarende energiteknologier var under udvikling rundt omkring i verden, med omkring et dusin på et modent stadium.
”Det går hurtigere end vinden var for 30 år siden,” siger Paul Jacobson, leder af havenergi ved Electric Power Research Institute. Jacobson siger, at han ikke tror, at den marine vedvarende industri skal bruge 30 år for at nå, hvor vindsektoren er i dag, fordi designteknik er kommet så meget frem i de senere år.
I 2012 installerede Verdant Power heftige turbiner under overfladen af New York Citys East River for at omdanne tidevandsenergi til elektrisk energi. Foto med tilladelse fra Verdant Power, Inc.
En håndfuld udviklere i Storbritannien, USA og Kina har sikret sig godkendelse af eller underskrevet tilbud til opførelse af projekter i kommerciel skala. I september 2013 den skotske regering gik foran til konstruktion af den første fase af 398 MW MeyGen tidevandsenergiprojekt. De første seks turbiner er planlagt installeret i Skotlands Pentland Firth i 2015.
I januar 2012 modtog Verdant Power den første kommercielle licens for et tidevandsenergiprojekt i USA. Federal Energy Regulatory Commission bemyndigede Verdant til at installere op til 30-møller med en samlet kapacitet på lidt over 1 MW i New York Citys East River for at fange den energi fra vand, der bevæger sig med tidevand. I sin demonstrationsfase blev projekt leverede 70 megawatt-timer elektricitet til to kunder i New York City.
Dean Corren, direktør for marin nuværende teknologi med Verdant, siger, at virksomheden planlægger at installere sin næste generations kommercielle turbine, Gen5, på stedet. Økonomisk støtte fra DOE, siger han, vil muliggøre test af nøglekomponenter - stål, gearkasse og klinger - i løbet af det næste år for at bestemme pålideligheden af de nye turbiner under vand. De første Gen5-møller skal være i East River i 2015.
I oktober 2013, Lockheed Martin underskrev en kontrakt at bygge verdens største termiske elektriske havkraftværk, et 10 MW-anlæg, der sandsynligvis vil blive bygget i det sydlige Kina. Lockheed planlægger at bygge et lukket kredsløbssystem, der bruger varmen fra varme overfladevand til at omdanne ammoniak, der har et lavt kogepunkt, til en gas, der bruges til at drive en dampturbine. Koldt vand dybt under overfladen bruges derefter til at omdanne dampen tilbage til væske.
Dan Heller, vicepræsident for nye ventures for Lockheed Mission Systems and Training, Reuters på det tidspunkt, hvor Lockheed planlagde at begynde at arbejde med et 100 MW-design i løbet af projektet og forventede at kunne starte markedsføring af 100 MW- og 10 MW-versionerne globalt om cirka fem år.
Lovmæssige udfordringer og tekniske begrænsninger
Selv når teknologien skrider frem, er industri- og regeringseksperter enige om, at der må overvindes betydelige hindringer, hvis elektricitet produceret af marine vedvarende energiteknologier snart skal konkurrere om pris med energi fra fossile brændstoffer eller fra mere modne kilder til vedvarende energi som sol, vind og geotermisk. Ifølge Max Carcas, ekstern forbindelse til Det Europæiske Marine Energicenter, marin energi koster $ 0.42 til $ 0.50 pr. kilowatt-time dag, mere end to gange den gennemsnitlige pris på elektricitet fra havmølleparker.
Reguleringsmæssige udfordringer og tekniske begrænsninger har gjort bygningsværktøjets bølge-, tidevands- og havtermiske projekter vanskelige. I august 2012 modtog Ocean Power Technologies den første Federal Energy Regulatory Commission-licens for et bølgekraftværk i USA for en 1.5 MW-række enheder, der skal placeres ud for Reedsport, Ore., Kyst. Et år senere, The Oregonian rapporteret at lovgivningsmæssige og tekniske hindringer havde stoppet projektet, og at "OPT nu giver vage løfter om at teste deres første bøje i Oregon farvande senest 2016."
Projektudviklere, mange af dem nystartede, har svært ved at holde sig flydende økonomisk, da de arbejder for at få de krævede tilladelser.
Forsinkelser har ikke været begrænset til USA Wave Hub, blev en testplattform til vedvarende energi beliggende på havbunden 10 miles ud for Cornwall, UK, kyst og forbundet til landnettet via et undersøisk kabel, afsluttet i 2010, men er endnu ikke brugt. OceanEnergy, et irsk bølgenergifirma, havde planlagt at implementere dets OE Buoy på stedet ved udgangen af 2012. I december 2013, Wave Hub annoncerede bølgenergiselskabet Seatricity planlægger at udvikle en 10 MW-matrix på stedet i løbet af de næste to år.
”De sidste fem år har været temmelig brutale for udviklere i at forsøge at placere havbølge-, tidevands- og hybridvindbølgeprojekter,” sagde Pacific Marine Renewables 'Toman på 2012 Berkeley-samlingen. Projektudviklere, mange af dem nystartede, har svært ved at holde sig flydende økonomisk, da de arbejder for at få de krævede tilladelser.
”En masse af ingeniørfolkene, der ville lægge noget i vandet, når de først fik et glimt af lovgivningsmæssige rammer, blev deres øjne store, og de besluttede, 'OK, jeg har brug for meget flere penge, og jeg "Jeg bliver nødt til at tale med nogle flere konsulenter, der ved noget om dette," ”fortalte det samme panel Laura Engeman, en projektleder i Californien Ocean Protection Council.
Udfordringen for regulatorer, tilføjede Engeman, er ”at afbalancere mulighederne for testning med at give de nødvendige miljøforholdsregler. Industriudviklere er økonomisk begrænset. Det er ofte en stor hindring for dem at udvikle den slags baselineinformation, som de fleste tilladte agenturer har brug for. ”
”Fordi dette er nye teknologier, der placeres i miljøer, hvor denne type ting ikke er blevet gjort før, er der en masse miljøusikkerhed,” siger EPRIs Jacobson. ”Industrien holdes til en meget høj standard.” En rapport udarbejdet for Californiens Ocean Protection Council og Californiens energikommission, offentliggjort i november 2008, fandt, at “der forventes få store konsekvenser af bølgenergikonverteringsinstallationer på marine fugle og pattedyr , ”Men de baseline-data, der er indsamlet inden enheder anbringes i vandet,“ vil være kritiske for at evaluere effekter efter installationen. ”Forfatterne konkluderede, at“ mens der stadig er væsentlige teknologiske og økonomiske problemer, synes økologiske problemer på dette tidspunkt at være håndterbare. ”
Et spørgsmål dominerer fuldstændigt denne scene og begrænser vækstraten, og det er kapitaltilgængelighed. ”- Dean Corren, Verdant
Alligevel ser tingene bedre ud i horisonten. For at hjælpe udviklere med at navigere i lovgivningsprocessen offentliggjorde California Ocean Protection Council tilladelse til vejledning til projekter til vedvarende energi i havet i december 2011. Og i august 2013 offentliggjorde amerikanske senatorer Ron Wyden, D-Ore., Og Lisa Murkowski, R-Alaska, introduceret loven om marin og hydrokinetisk vedvarende energi af 2013, som ville fremme udviklingen af og strømline tilladelse til vedvarende teknologier til havs. Den 19. januar, 20, frigav Europa-Kommissionen et totrinsskridt Handlingsplan for Blue Energy hvorunder EU først vil indkalde interessenter til at identificere og foreslå løsninger på udfordringer inden for den marine vedvarende energiindustri og derefter udvikle et strategisk køreplan af 2016 for at lede sektoren mod kommercialisering.
Vis os penge
Så er der finansiering. ”Det må forstås, at et emne fuldstændigt dominerer denne scene og begrænser vækstraten, og det er kapitaltilgængelighed,” siger Verdant Power's Corren. "For fremvoksende energi findes risikokapital ikke længere."
”Meget af bølgeforholdene er lige for tidligt for en jævn risikokapital,” sagde Toman til sit Berkeley-publikum. ”Det anslås, at det koster omkring $ 100 millioner at gå fra en cocktail servietttegning til en kommerciel bølgenhed. Det er en skræmmende mængde kapital at bede din garageopfinder om at komme med. ”
Ocean Power Technologies 'PowerBuoy producerer elektricitet, når det bobs i det urolige hav uden for Skotlands kyst. Foto med tilladelse fra Ocean Power Technologies, Inc.
Hvor marine energi sætter rødder, er det ofte takket være regeringens indgriben.
”Derfor spiser Europa vores frokost,” siger Corren. ”Vores regering har nu filosofien - mindst halvdelen af den har filosofien - om, at regeringen ikke skal gøre noget.”
Tilhængere anerkender vigtigheden af regeringsbistand ydet til industrien - de ville bare ønske, at der var mere af det. ”Siden valget af præsident Obama har departementet for energi rekonstitueret sit vandkraftprogram og har også forpligtet sig til marin vedvarende energi, både tidevand og bølger,” siger Corren, ”men det er stadig langt ud over, hvor det virkelig burde være, hvis vi ønsker at være en stor aktør i verdensbranchen. ”
EPRIs Jacobson bemærker, at DOE har sponsoreret marine vedvarende energiressource- og miljøvurderinger (EPRI førte bølge- og flodressourcevurderinger), teknologiudvikling af komponenter og projektudvikling.
”DOE-kontraktstøtte har været utroligt hjælpsom,” siger Corren. "Staten New York har været utroligt hjælpsom siden '80'erne.' DOE erkendte, at det var nødvendigt at øge omkostningsandelen for sine tilskud til at matche det, som andre lande tilbyder, siger han. Før kom kontrakter med omkostningsandel 50 / 50; nu kan kontrakter komme med op til en 80 / 20 omkostningsandel. I august 2013, DOE tildelt $ 16 millioner at fremme 17-projekter, der fanger energi fra bølger, tidevand og strømme.
Marine vedvarende energi har en lys fremtid
Industrielle bagmænd er enige om, at marine vedvarende energikilder har en lys fremtid, selvom de på kort sigt muligvis kommer hurtigere frem uden for USA. Corren siger, at dette sandsynligvis vil betyde, at de fleste amerikanske virksomheder flytter til udlandet. ”Enten Europa, især Storbritannien og Skotland, eller Sydkorea,” siger han og tilføjer, at Verdant allerede har et firma i England. ”Vi har været i samtaler med Kina. Dette er lande med vigtige ressourcer og vigtige forpligtelser til at investere i teknologien for at få den til at ske, ”siger han.
På Berkeley-samtalen var Toman enig i og sagde: ”Bølger og tidevand går som gangbustere i Europa, især Storbritannien og Skotland. Jeg ser, at der migrerer hit til USA. De ser det californiske marked som en slags Holy Graal. Vi er måske i en langsom periode i øjeblikket, men jeg ser de europæiske bestræbelser på at nå ud til at kolonisere os. ”
Eksperter er overbevist om, at marine vedvarende energi vil blive mere konkurrencedygtige med tiden, efterhånden som teknologien modnes. Prototyper af næsten et dusin marineenergienheder fungerer på steder, der drives af Europæiske Marine Energy Centre, et netforbundet testcenter i Skotlands Orkneyøer etableret i 2003. Flere bølge- og tidevandsenergienheder er blevet testet på $ 59-mio. Anlægget - samlet med finansiering fra de skotske og britiske regeringer og EU, men selvbærende siden 2011 - end nogen anden side i verden. Ifølge Europa-Kommissionen, nogle 2 GW af marine vedvarende energiprojekter er i rørledningen i Europa.
Eksperter er overbeviste om, at marine vedvarende energi vil blive mere konkurrencedygtige med tiden, når teknologien modnes. ”Der er meget blodbad derude blandt tidlige projekter,” sagde Toman. ”Imidlertid er der opnået en enorm mængde erfaring. Efterfølgende projekter vil drage fordel af det store hårde arbejde, der er blevet udført af disse tidligere projekter. ”
”Dette er ikke den billigste måde at generere elektricitet lige nu,” siger Jacobson. ”Hvis der ikke er nogen form for efterspørgsel efter vedvarende energi, er det så meget sværere at få finansieringen til at videreudvikle teknologien til det punkt, at det kan koste en konkurrencepræget vej”. Politikker som f.eks. indførselstarif, der for nylig er godkendt i Nova Scotia til tidevandsenergiprojekter er det nødvendigt, siger han, for at opskalere industrien.
Skrivning på Det Europæiske Marine Energicenters blog, Carcas forudsiger, ”Det er ikke tænkeligt, at når den første 1,000 [MW] af marine vedvarende energi er installeret (svarende til et konventionelt kraftværk), kan omkostninger være svarer til havvinden. ”
”Denne branche har en fremtid. Det vil være et lille, men betydningsfuldt stykke af puslespillet til at samle alle de kilder, vi har brug for, som er i den mest bæredygtige ende af tingene, ”siger Corren. ”Det har en lys fremtid.”
Denne artikel blev oprindeligt vist på ensia
Om forfatteren
Justin Gerdes er en San Francisco Bay Area-baseret uafhængig journalist med speciale i energi og klimaændringer. Hans arbejde er dukket op på Guardian, Yale Miljø 360, Forbes.com, MotherJones.com, Smithsonian.com, Chinadialogue, og kristen Videnskabsmonitor og GreenBiz.com blandt andre.
Anbefalet bog:
Sådan ændres verden: Sociale iværksættere og kraften i nye ideer, opdateret udgave
af David Bornstein.
Udgivet i over tyve lande, Sådan ændres verden er blevet Bibelen til socialt iværksætteri. Den profilerer mænd og kvinder fra hele verden, der har fundet innovative løsninger på en lang række sociale og økonomiske problemer. Uanset om de arbejder for at levere solenergi til brasilianske landsbyboere eller forbedre adgangen til college i USA, tilbyder sociale iværksættere banebrydende løsninger, der ændrer liv.
Klik her for mere info og / eller for at bestille denne bog på Amazon.
