Teknologier som utnytter energien til flytende vann eller temperaturforskjeller
i havene lover å levere rikelig med karbonfri elektrisitet.
Langt før menneskene ble hekta på fossile brensel, lærte vi hvordan å utnytte vannets kraft til å gjøre arbeid. Elver kjørte møller som malt mel, savet logger eller spunnet vev som forvandlet fibre til tekstiler. Senere generasjoner innså at rennende vann også kunne brukes til å slå på strømgenererende turbiner. Men dammer reist med elektriske turbiner blokkerte vannveier, og kompromitterer elvenes økosystemer for å levere kraft til voksende byer.
Enheter som nå utvikles i Storbritannia, USA og andre steder, genererer elektrisitet ved å tippe bevegelsen av havbølger og tidevann eller forskjellene i temperaturen på vann mellom havets overflate og dens dyp. Sektoren er moden med løfte, men for å nå sitt potensial må ingeniører, gründere og beslutningstakere som arbeider for å kutte karbonfri elektrisitet fra rennende vann og termiske gradienter, overvinne formidable regulatoriske og økonomiske barrierer.
Energi fra vann har stor potensial
Regjerings- og akademiske estimater utfordrer at marine fornybar energi kan levere en betydelig del av elektrisiteten som brukes i kystområder. Produsenter av marine hydrokinetikk eller havs termisk energi konvertering Merk ofte at teknologiene leverer elektrisitet som er både pålitelig og på riktig sted. Tross alt kan bølger og tidevann forutsies. Og mennesker har en tendens til å klare seg nær vann: Nesten 40 prosent av amerikanerne bor i fylker direkte på en strandlinje, og mer enn halvparten av verdens befolkning bor innenfor 125 miles av en kyst.
Regjerings- og akademiske anslag tyder på at marine fornybar energi kan levere en betydelig del av strømmen som brukes i kystområder. Evalueringer på oppdrag fra det amerikanske energidepartementet fant at "maksimal teoretisk elektrisk generasjon" som kunne produseres fra bølger, tidevanns- og elvestrømmer og havets termiske gradienter i amerikanske farvann er 2,116 terawatt-timer årligen litt over halvparten av strømforbruket i landet hvert år. En TWh av elektrisitet kan makt 85,000 hjem. Ifølge California Energy Commission, er det utnyttbare havbølge energiproduksjon potensialet av staten om 7,400 megawatt, tilsvarende 17 prosent av topplast administrert av California grid operatør i de senere år.
Forskning publisert av ingeniører fra Oxford University og Edinburgh University i januar 2014 fant at tidevannsturbiner plassert i Pentland Firth, en smal vannstrøm som skiller nordkysten av Fastlands Skottland fra Orkneyøyene, kunne genererer 43 prosent av Skottlands strøm. Ifølge RenewableUK, en handelsforening, bølgeenergipotensialet i britisk og irsk farvann er 840 TWh årlig, tilsvarende halvparten av den totale europeiske bølgekraftressursen og nesten to og en halv ganger Storbritannias nåværende årlige strømforbruk.
Marine Renewables er en rask utviklingsindustri
På en hav energi panel innkalt ved University of California, Berkeley, Law of Law i september 2012, Bill Toman, deretter en prosjektleder med Science Applications International Corporation's Ocean and Marine Systems-divisjon, bemerket den blomstrende innovasjonen i sektoren. Toman, nå en rektor med Pacific Marine Renewables, anslått at noen 80 forskjellige marine fornybare energiteknologier var under utvikling rundt om i verden, med omtrent et dusin i modne scener.
"Det går fremover raskere enn vinden var 30 år siden," sier Paul Jacobson, energileder i havet med Electric Power Research Institute. Jacobson sier at han ikke tror at industrien fornybar energi vil trenge 30 år for å nå hvor vindsektoren er i dag, fordi designingeniør har utviklet seg så mye de siste årene.
I 2012 Verdant Power installerte kraftige turbiner under overflaten av New Yorks østflod for å slå tidevannsenergi til elektrisk kraft. Foto courtesy of Verdant Power, Inc.
En håndfull utviklere i Storbritannia, USA og Kina har sikret godkjenning for eller signerte avtaler for å bygge opp kommersielle prosjekter. I september 2013 den skotske regjeringen ga fremover for bygging av den første fasen av 398 MW MeyGen tidevanns energiprosjekt. De første seks turbiner er planlagt å bli installert i Skottlands Pentland Firth i 2015.
I januar 2012 mottok Verdant Power den første kommersielle lisensen for et tidevanns-energiprosjekt i USA. Federal Energy Regulatory Commission godkjente Verdant å installere opp til 30-turbiner med en samlet kapasitet på litt over 1 MW i New Yorks østflod for å fange opp energi av vann som beveger seg med tidevannet. Under sin demonstrasjonsfase, den prosjektet leverte 70 megawatt-timer med strøm til to kunder i New York City.
Dean Corren, direktør for marine teknologi med Verdant, sier at selskapet planlegger å installere sin neste generasjons kommersielle turbin, Gen5, på nettstedet. Finansiell støtte fra DOE, sier han, vil muliggjøre testing av nøkkelkomponenter - stål, girkasse og kniver - i løpet av det neste året for å bestemme påliteligheten til de nye turbene under vann. De første Gen5 turbinene skal være i East River i 2015.
I oktober 2013, Lockheed Martin signert en kontrakt å bygge verdens største havtermassekraftverk, vil en 10 MW-anlegg sannsynligvis bli bygget i Sør-Kina. Lockheed planlegger å bygge et lukket system som bruker varmen fra varme overflatevann for å konvertere ammoniakk, som har lavt kokepunkt, til en gass som brukes til å drive en dampturbin. Kaldt vann dypt under overflaten brukes da til å omdanne dampen tilbake til væske.
Dan Heller, visepresident for nye ventures for Lockheed Mission Systems og Training, Reuters på den tiden da Lockheed planla å begynne å jobbe med en 100 MW-design i løpet av prosjektet, og forventes å kunne starte markedsføring av 100 MW og 10 MW-versjoner globalt om fem år.
Regulatoriske utfordringer og tekniske begrensninger
Selv når teknologien går videre, er industri- og regjeringseksperter enige om at betydelige hindringer må overvinnes dersom elektrisitet generert av marine fornybare energiteknologier er å konkurrere på pris når som helst snart med kraft fra fossile brensler eller fra mer modne kilder til fornybar energi som sol, vind og geotermisk. Ifølge Max Carcas, ekstern kontakt for European Marine Energy Center, marine energi koster $ 0.42 til $ 0.50 per kilowatt-time i dag, mer enn to ganger gjennomsnittsprisen på elektrisitet fra havvindmølleparker.
Regulatoriske utfordringer og tekniske begrensninger har gjort det vanskelig å bygge byggevirksomhetsbølge-, tidevanns- og havtermiske prosjekter. I august 2012 mottok Ocean Power Technologies den første Federal Energy Regulatory Commission-lisensen for et bølgekraftverk i USA, for et 1.5 MW utvalg av enheter som ligger utenfor Reedsport, Ore., Kysten. Et år senere, Den Oregonian rapportert at regulatoriske og tekniske hindringer hadde stoppet prosjektet og at "OPT nå gjør vage løfter om å teste sin første bøye i Oregon farvann, ikke senere enn 2016."
Prosjektutviklere, mange av oppstartene, har det vanskelig å holde seg flytende økonomisk når de jobber for å få de nødvendige tillatelsene.
Forsinkelser har ikke vært begrenset til USA The Wave Hub, ble en marine fornybar energi testplattform plassert på havbunnen 10 miles utenfor Cornwall, UK, kysten og koblet til onshore-nettet via en undersjøisk kabel, fullført i 2010, men har ennå ikke blitt brukt. OceanEnergy, et irsk bølgekraftfirma, hadde planlagt å distribuere sin OE Buoy på siden ved slutten av 2012. I desember 2013, Wave Hub annonsert bølgeenergibedriften Seatricity planlegger å utvikle et 10 MW array på nettstedet de neste to årene.
"De siste fem årene har vært ganske brutale for utviklere i å prøve å plassere havbølge, tidevanns- og hybridvindbølgeprosjekter, sier" Pacific Marine Renewables "Toman på 2012 Berkeley-samlingen. Prosjektutviklere, mange av oppstartene, har det vanskelig å holde seg flytende økonomisk når de jobber for å få de nødvendige tillatelsene.
"Mange av de ingeniører som ønsket å sette noe i vannet, da de fikk et glimt av regelverket, øynene deres gikk store og de bestemte seg," OK, jeg trenger mye mer penger, og jeg Jeg skal snakke med noen flere konsulenter som vet noe om dette, sier Laura Engeman, prosjektleder med California Ocean Protection Council, til det samme panelet.
Utfordringen for regulatorer, legger Engeman til, er "å balansere mulighetene for testing med de nødvendige miljømessige forholdsregler. Industriutviklere er økonomisk begrenset. Det er ofte en stor hindring for dem å utvikle den slags baseline informasjon som de fleste tillater byråer krever. "
"Fordi disse er nye teknologier som plasseres i miljøer der denne typen ting ikke har blitt gjort før, er det stor usikkerhet om miljøet, sier EPRIs Jacobson. "Næringen holdes til en meget høy standard." En rapport utarbeidet for California Ocean Protection Council og California Energy Commission, publisert i november 2008, fant at "få store virkninger av bølgeenergiomvandlingsinstallasjoner på marine fugler og pattedyr er forventet , "Men de grunnleggende dataene som er samlet inn før enhetene er plassert i vannet", vil være avgjørende for å vurdere effektene etter installasjonen. "Forfatterne konkluderte med at" mens betydelige teknologiske og økonomiske problemer forblir, ser økologiske problemer ut på dette tidspunktet. "
Et problem dominerer helt denne scenen og begrenser vekstraten, og det er kapitaltilgjengelighet. "- Dean Corren, Verdant
Likevel ser ting bedre ut i horisonten. For å hjelpe utviklere med å navigere i reguleringsprosessen publiserte California Ocean Protection Council tillatelse til veiledning for prosjekter for fornybar havhav i desember 2011. Og i august 2013 offentliggjorde amerikanske senatorer Ron Wyden, D-Ore., Og Lisa Murkowski, R-Alaska, introdusert Marine og Hydrokinetic Renewable Energy Act av 2013, som vil fremme utviklingen av og strømlinjeforme tillatelsen til marine fornybare teknologier. I januar 20, 2014, utstedte EU-kommisjonen en to-trinns Blue Energy Action Plan hvor EU vil først samle interessenter for å identifisere og foreslå løsninger på utfordringer som står overfor industrien for fornybar energi, og deretter utvikle et strategisk veikart av 2016 for å lede sektoren mot kommersialisering.
Vis oss pengene
Så er det finansiering. "Det må forstås at en sak helt dominerer denne scenen og begrenser vekstraten, og det er kapitaltilgjengelighet," sier Verdant Power's Corren. "For fremvoksende energi eksisterer risikovillig kapital ikke lenger."
"Mange av bølgene er bare for tidlig for selv venturekapital," fortalte Toman sitt Berkeley-publikum. "Det har blitt estimert at det koster rundt $ 100 millioner å gå fra en cocktail serviett tegning til en kommersiell bølge enhet. Det er en skremmende mengde kapital for å spørre din garasjeoppfinner å komme opp med. "
Ocean Power Technologies PowerBuoy produserer strøm som det bobber i de hakkete havene utenfor Skottlands kysten. Foto courtesy of Ocean Power Technologies, Inc.
Der marine energi setter røtter, er det ofte takket være statlig inngrep.
"Det er derfor Europa spiser vår lunsj," forteller Corren. "Vår regjering har nå filosofien - minst halvparten av den har filosofien - at regjeringen ikke skal gjøre noe."
Foresatte bekrefter betydningen av statlig bistand til industrien - de ønsker bare at det var mer av det. "Siden valget av president Obama har Energistyrelsen rekonstituert sitt vannkraftprogram og har også forpliktet seg til fornybar energi, både tidevann og bølger, sier Corren," men det er fortsatt langt utover hvor det egentlig burde være hvis Vi ønsker å være en stor aktør i verdensbransjen. "
EPRIs Jacobson bemerker at DOE har sponset marine fornybar energi ressurs og miljøvurderinger (EPRI ledet bølge og elv ressurs vurderinger), teknologisk utvikling av komponenter og prosjektutvikling.
"DOE kontraktstøtte har vært utrolig nyttig, sier Corren. "Staten i New York har vært utrolig nyttig siden" 80s. "DOE anerkjente at det trengte å øke kostnadsandelen av sine tilskudd for å matche hva andre land tilbød, sier han. Først kom kontrakter med 50 / 50 kostnadsandel; Kontrakter kan nå komme opp til en 80 / 20 kostnadsandel. I august 2013, DOE tildelt $ 16 millioner for å fremme 17 prosjekter som fanger energi fra bølger, tidevann og strømmer.
Marine Renewables har en lys fremtid
Bransjens backers er enige om at marine fornybare energier har en lys fremtid, selv om de på kort sikt kan komme raskere utenfor USA Corren sier at dette vil trolig bety at de fleste amerikanske selskapene vil flytte utenlands. "Enten Europa, særlig Storbritannia og Skottland, eller Sør-Korea," sier han og legger til at Verdant allerede har et selskap i England. "Vi har vært i samtaler med Kina. Dette er land med viktige ressurser og viktige forpliktelser til å investere i teknologien for å få det til å skje, sier han.
Ved Berkeley-talten kom Toman med på å si: "Våg og tidevann går som gangbusters i Europa, spesielt Storbritannia og Skottland. Jeg ser det som migrerer her til USA. De ser på California-markedet som en slags Holy Grail. Vi kan være i en treg periode for øyeblikket, men jeg ser den europeiske innsatsen når ut til å kolonisere oss. "
Eksperter er overbevist om at marine fornybar energi vil bli mer konkurransedyktig over tid da teknologien matures.Prototypes of nesten et dusin marine energi enheter opererer på steder som drives av European Marine Energy Center, et grid-tilkoblet test senter i Skottlands Orkney-øyer etablert i 2003. Flere bølge- og tidevannsenergimaskiner er blitt testet på $ 59-million-anlegget - staket med finansiering fra de skotske og britiske regjeringer og EU, men selvbærende siden 2011 - enn noe annet nettsted i verden. Ifølge EU-kommisjonen, er noen 2 GW av marine fornybare energiprosjekter på vei i Europa.
Eksperter er overbevist om at marinefornybar energi vil bli mer konkurransedyktig over tid da teknologien forfaller. "Det er mye blodbad der ute blant tidlige prosjekter," sa Toman. "En enorm erfaring har imidlertid blitt oppnådd. Etterfølgende prosjekter kommer til å dra nytte av det store hardt arbeidet som er gjort av disse tidligere prosjektene. "
"Dette er ikke den billigste måten å generere strøm akkurat nå," sier Jacobson. "Hvis det ikke er noen form for etterspørsel etter fornybar energi, er det så mye vanskeligere å gjøre finansieringsarbeidet for å videreutvikle teknologien til det punktet at det kan koste konkurransedyktig nedover veien." Politikk som feed-in tariff nylig godkjent i Nova Scotia for tidevanns-energiprosjekter er nødvendige, sier han, for å øke industrien.
Skrive på European Marine Energy Center sin blogg, Carcas spår, "Det er ikke utænkelig at kostnadene kan være så snart den første 1,000 [MW] av fornybar energi er installert (tilsvarende et konvensjonelt kraftverk) ligner på offshore vind. "
"Denne bransjen har en fremtid. Det kommer til å være et lite, men betydelig stykke av puslespillet for å sette sammen alle kildene vi trenger som er den mest bærekraftige enden av ting, sier Corren. "Den har en lys fremtid."
Denne artikkelen opprinnelig dukket opp på ensia
Om forfatteren
Justin Gerdes er en San Francisco Bay Area-basert uavhengig journalist som spesialiserer seg på energi og klimaendringer. Hans arbeid har dukket opp på Foresatt, Yale Environment 360, Forbes.com, MotherJones.com, Smithsonian.com, Chinadialogue, de Christian Science Monitor og blant annet GreenBiz.com.
Anbefalt bok:
Hvordan endre verden: Sosialt entreprenører og kraften i nye ideer, oppdatert utgave
av David Bornstein.
Publisert i over tjue land, Hvordan endre verden har blitt Bibelen for sosialt entreprenørskap. Det profilerer menn og kvinner fra hele verden som har funnet innovative løsninger på et bredt spekter av sosiale og økonomiske problemer. Enten de jobber for å levere solenergi til brasilianske landsbyboere, eller forbedre tilgangen til høyskole i USA, tilbyr sosiale entreprenører banebrytende løsninger som forandrer liv.
Klikk her for mer info og / eller å bestille denne boken på Amazon.
