利用流動水或溫差能量的技術
在海洋中承諾提供豐富的無碳電力。
早在人類迷上化石燃料之前，我們就學會瞭如何利用水的力量來做功。 里弗斯用磨粉機研磨麵粉，鋸木頭或紡織機將纖維轉化為紡織品。 後來人們意識到，移動的水也可以用來轉動發電渦輪機。 但是，用電動渦輪機架設的水壩阻塞了水道，影響了河流生態系統，為發展中的城市提供電力。
目前正在英國，美國和其他地方開發的設備通過利用海浪和潮汐的運動或海洋表面與其深度之間的水溫差異來發電。 該行業已經成熟並有希望，但為了發揮其潛力，工程師，企業家和政策制定者努力通過移動水和熱梯度來消除無碳電力必須克服嚴峻的監管和財務障礙。
水的能量潛力巨大
政府和學術界估計，海洋可再生能源可以為沿海地區的海洋流體動力學提供大部分電力或 海洋熱能轉換 經常注意到這些技術可以提供可靠且在正確位置的電力。 畢竟，可以預測波浪和潮汐。 人類往往聚集在水附近： 幾乎是美國人的40百分比 住在直接在海岸線上的縣，和 佔世界人口的一半以上 生活在海岸的125英里範圍內。
政府和學術界估計，海洋可再生能源可以為沿海地區的電力提供相當大的份額。 美國能源部委託進行的評估發現，美國海域的波浪，潮汐和河流以及海洋熱梯度可能產生的“理論發電量最大值”是 每年XNUMX太瓦時 消耗的電量略多於一半 每年在這個國家。 一個TWh的電力 可以為85,000家庭供電。 根據加州能源委員會的說法，該州可開發的海浪能發電潛力是 關於7,400兆瓦相當於17的百分比 由加州電網運營商管理的峰值負荷 最近幾年。
1月2014由牛津大學和愛丁堡大學工程師發布的研究發現，放置在Pentland Firth的潮汐渦輪機，可以將蘇格蘭大陸北部海岸與奧克尼群島分開的狹窄水域 產生蘇格蘭電力的43百分比. 根據RenewableUK作為行業協會，英國和愛爾蘭水域的波浪能源潛力每年為840 TWh，相當於歐洲波浪能源總量的一半，是英國目前年度電力需求的近2.5倍。
海洋可再生能源是一個快速發展的產業
在海洋能源 面板 9月2012在加州大學伯克利分校法學院召開會議，當時科學應用國際公司海洋與海洋系統部門的項目經理比爾托曼注意到該領域的創新蓬勃發展。 Toman現在是Pacific Marine Renewables的負責人，估計全球正在開發一些80不同的海洋可再生能源技術，其中大約有十幾個處於成熟階段。
電力研究所的海洋能源負責人保羅·雅各布森說：“它的發展速度超過了30多年前的風速。” 雅各布森表示，他不相信海洋可再生能源行業需要30年才能達到今天的風能行業，因為近年來設計工程取得瞭如此大的進步。
在2012 Verdant Power中，在紐約市東河水面下安裝了巨大的渦輪機，將潮汐能轉化為電能。 照片由Verdant Power，Inc。提供
英國，美國和中國的少數開發商已經獲得批准或簽署了建立商業規模項目的交易。 9月2013是蘇格蘭政府 放棄了 用於建設398 MW的第一階段 MeyGen 潮汐能項目。 前六台渦輪機計劃安裝在2015的蘇格蘭Pentland Firth。
1月2012，Verdant Power獲得了美國潮汐能項目的第一個商業許可證。聯邦能源監管委員會授權Verdant安裝30渦輪機，其總容量剛剛超過紐約市東河的1 MW，以捕獲隨著潮汐移動的水的能量。 在示範階段， 項目交付了70兆瓦時的電力 給紐約市的兩位顧客。
Verdant船舶現有技術總監Dean Corren表示，該公司計劃在現場安裝下一代商用渦輪機Gen5。 他說，美國能源部的財政支持將能夠在明年對關鍵部件（鋼鐵，變速箱和葉片）進行測試，以確定水下新型渦輪機的可靠性。 第一台Gen5渦輪機應位於2015的東河。
十月2013，洛克希德馬丁 簽了合同 建造世界上最大的海洋熱電廠，一個可能在中國南部建造的10 MW設施。 洛克希德計劃建造一個閉環系統，該系統利用溫暖地表水的熱量將低沸點的氨轉化為用於為汽輪機提供動力的氣體。 然後使用表面下方的冷水將蒸汽轉化為液體。
洛克希德任務系統和培訓新企業副總裁Dan Heller 告訴路透社 當洛克希德計劃在項目進行期間開始研究100 MW設計時，預計能夠在大約五年內開始在全球範圍內推廣100 MW和10 MW版本。
監管挑戰和技術限制
即使在技術進步的同時，工業界和政府專家也認為，如果海洋可再生能源技術產生的電力隨著化石燃料或太陽能，風能等更成熟的可再生能源的供應，不久將在價格上進行競爭，就必須克服重大障礙。地熱。 根據歐洲海洋能源中心的外部聯絡員Max Carcas的說法， 海洋能源成本為每千瓦時0.42至0.50 $ XNUMX 今天， 超過兩次 海上風電場的平均電價。
監管挑戰和技術限制使得建設公用事業規模的波浪，潮汐和海洋熱力項目變得困難。 8月2012，Ocean Power Technologies公司獲得了美國波浪發電廠的第一個聯邦能源監管委員會許可證，用於1.5 MW系列設備，位於俄勒岡州的Reedsport附近。 一年後， “俄勒岡人 報導 監管和技術障礙使該項目停滯不前，“OPT現在做出模糊的承諾，不遲於2016在俄勒岡水域測試他們的第一個浮標。”
項目開發人員，其中許多是初創企業，發現在他們努力獲得所需的許可證時難以在經濟上維持下去。
延遲並不僅限於美國 Wave Hub，位於英國康沃爾海岸10海床上的海上可再生能源測試平台，通過海底電纜連接到陸上電網，在2010完成但是 尚未使用。 愛爾蘭波浪能源公司OceanEnergy計劃部署它 OE浮標 在現場 到2012結束。 12月2013，Wave Hub 宣布 波能公司 Seatricity 計劃在未來兩年內在現場開發10 MW陣列。
太平洋海洋可再生能源公司Toman在2012伯克利會議上說：“過去五年來，開發商一直試圖進行海浪，潮汐和混合風浪項目。” 項目開發人員，其中許多是初創企業，發現在他們努力獲得所需的許可證時難以在經濟上維持下去。
“很多工程師都想在水中投入一些東西，一旦他們看到監管框架，他們的眼睛變大了，他們決定，'好吧，我需要更多的錢，而且我加州海洋保護委員會的項目經理Laura Engeman告訴同一個小組，他需要與更多了解此事的顧問交談。
Engeman補充說，監管機構面臨的挑戰是“平衡測試機會，提供必要的環境預防措施。 行業開發商在財務上受到限制。 對他們來說，開發大多數許可機構所需的基線信息往往是一個很大的障礙。“
“因為這些新技術被放置在以前沒有做過這種事情的環境中，所以存在很多環境不確定性，”EPRI的雅各布森說。 “該行業正處於一個非常高的標準。”為加州海洋保護委員會和加州能源委員會準備的一份報告，發佈於11月2008，發現“預計波浪能轉換設施對海洋鳥類和哺乳動物的影響很小，“但在將設備放入水中之前收集的基線數據”對評估安裝後效果至關重要。“作者得出結論：”雖然重要的技術和經濟問題依然存在，但現階段的生態問題似乎是可控的。“
一個問題完全佔據了這一局面並限制了增長率，即資本可用性。“ - Dean Corren，Verdant
儘管如此，事情看起來會更好。 為幫助開發人員駕馭監管流程，加利福尼亞海洋保護委員會於2011年2013月發布了有關海洋可再生能源項目的許可指南。XNUMX年XNUMX月，美國參議員羅恩·懷登（Ron Wyden）和D-Ore。參議員Lisa Murkowski（R-阿拉斯加） 介紹 2013的海洋和水動力可再生能源法案，該法案將促進海洋可再生技術的發展和簡化許可。 1月20，2014，歐盟委員會發布了兩步 藍色能源行動計劃 歐盟將首先召集利益相關方確定並提出解決海洋可再生能源行業面臨的挑戰的方案，然後由2016制定戰略路線圖，以指導該行業實現商業化。
告訴我們錢
然後是融資。 “必須要理解的是，一個問題完全佔據了這一局面並限制了增長率，即資本可用性，”Verdant Power的Corren說。 “對於新興能源，風險投資不再存在。”
托曼告訴他的伯克利觀眾，“很多波動對於風險投資來說還為時尚早。” “據估計，從雞尾酒餐巾紙到商用波浪設備的成本約為1億美元。 要求你的車庫發明者想出來，這是一筆可怕的資金。“
Ocean Power Technologies的PowerBuoy在蘇格蘭海岸波濤洶湧的海面上發電。 照片由Ocean Power Technologies，Inc。提供
在海洋能源紮根的地方，通常要歸功於政府的干預。
“這就是為什麼歐洲人在吃午餐，”科倫說。 “我們的政府現在有這樣的理念 - 至少有一半的理念是 - 政府不應該做任何事情。”
支持者承認提供給該行業的政府援助的重要性 - 他們只是希望有更多的援助。 “自從奧巴馬總統當選以來，能源部已經重新組建了水電項目，並且已經承諾了海洋可再生能源，無論是潮汐還是海浪，”科倫說，“但它仍然遠遠超出它應該達到的水平。我們希望成為世界工業的主要參與者。“
EPRI的Jacobson指出，能源部贊助了海洋可再生能源資源和環境評估（EPRI領導了波浪和河流資源評估），組件技術開發和項目開發。
“能源部的合同支持非常有用，”科倫說。 “自從'80s'以來，紐約州的情況令人難以置信。美國能源部認識到需要提高其補助金的成本份額以匹配其他國家提供的資金，他說。 之前，合同帶有50 / 50成本份額; 現在，合同可以達到80 / 20的成本份額。 8月2013，DOE 授予億$ 16 推進17項目，從波浪，潮汐和海流中捕捉能量。
海洋可再生能源有一個光明的未來
行業支持者同意海洋可再生能源有一個光明的未來，即使在短期內，他們可能會在美國以外更快地推進Corren說這可能意味著大多數美國公司將轉移到海外。 “無論是歐洲，特別是英國和蘇格蘭，還是韓國，”他說，並補充說，Verdant已經在英國擁有一家公司。 “我們一直在與中國進行對話。 他說，這些國家擁有重要的資源和投資技術以實現這一目標的重要承諾。
在伯克利的談話中，托曼同意說：“波浪和潮汐在歐洲，特別是英國和蘇格蘭，就像大肆宣傳。 我看到這裡遷移到美國他們認為加利福尼亞市場是一種聖杯。 我們現在可能處於緩慢的時期，但我看到歐洲的努力正在向我們傳播。“
專家們相信，隨著技術的成熟，海洋可再生能源將隨著時間的推移變得更具競爭力 近十幾個海洋能源設備正在運行 在由網站運營的網站上 歐洲海洋能源中心，在2003建立的蘇格蘭奧克尼群島的並網測試中心。 更多的波浪和潮汐能設備已經在價值100萬新西蘭元的工廠進行了測試 - 由蘇格蘭和英國政府和歐盟提供資金，但自59以來一直是自我支持 - 比世界上任何其他工廠都要多。 據歐盟委員會稱，一些2 GW的海洋可再生能源項目正在歐洲進行。
專家們相信，隨著技術的成熟，海洋可再生能源將隨著時間的推移變得更具競爭力。 “早期項目中有很多大屠殺，”托曼說。 “然而，獲得了大量的經驗。 隨後的項目將受益於這些早期項目所做的巨大努力。“
“這不是現在最便宜的發電方式，”雅各布森說。 “如果對可再生能源沒有某種形式的需求，那麼進行融資工作就需要進一步發展這項技術，以便能夠在未來取得成本競爭力。” 最近在新斯科舍省批准的上網電價 他說，對於潮汐能項目來說，擴大產業規模是必要的。
寫在歐洲海洋能源中心的博客Carcas 預測，“一旦安裝了第一台1,000 [MW]的海上可再生能源（相當於一個傳統的發電站），成本可能是不可想像的。 類似於海上風電。“
“這個行業有一個未來。 這將是一個小而重要的難題，它將我們所需的所有資源整合到最可持續的最終結果中，“Corren說。 “它有一個光明的未來。”
這篇文章最初出現在 ensia
關於作者
賈斯汀·格德斯（Justin Gerdes）是舊金山灣區的獨立記者，專門研究能源和氣候變化。 他的作品出現在 衛報，耶魯環境360， Forbes.com，MotherJones.com，Smithsonian.com， 中外對話， 基督教 科學監測 和GreenBiz.com等。
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