Tehnologii care valorifică energia apei în mișcare sau diferențialele de temperatură
în oceane promit să furnizeze electricitate abundentă fără carbon.

Cu mult înainte ca oamenii să se agațe de combustibilii fosili, am învățat cum să valorificăm puterea apei pentru a lucra. Râurile conduceau mori care măcinau făină, tăiați bușteni sau războaiele care transformau fibrele în textile. Generațiile ulterioare și-au dat seama că apa în mișcare ar putea fi folosită și pentru transformarea turbinelor generatoare de electricitate. Însă barajele ridicate cu turbine electrice au blocat căile navigabile, compromitând ecosistemele riverane pentru a furniza energie orașelor în creștere.

Dispozitivele aflate în curs de dezvoltare în Regatul Unit, Statele Unite și în alte părți generează electricitate prin atingerea mișcării valurilor și a mareelor ​​oceanice sau a diferențelor de temperatură a apei între suprafața oceanului și adâncimile acestuia. Sectorul este plin de promisiuni, dar pentru a-și atinge potențialul, inginerii, antreprenorii și factorii de decizie politică care lucrează pentru a smulge energia electrică fără carbon din gradientele de apă și termice în mișcare trebuie să depășească formidabile bariere de reglementare și financiare.

Energia din apă are un potențial mare

Estimările guvernamentale și academice estimează că energia regenerabilă marină ar putea furniza o pondere semnificativă din energia electrică utilizată în zonele de coastă. conversia energiei termice oceanice rețineți adesea că tehnologiile furnizează energie electrică care este atât de încredere, cât și la locul potrivit. La urma urmei, valurile și mareele pot fi prezise. Și oamenii tind să se aglomereze lângă apă: Aproape 40 la sută dintre americani trăiesc în județe direct pe țărm și mai mult de jumătate din populația lumii locuiește la mai puțin de 125 de mile de o coastă.

Estimările guvernamentale și academice estimează că energia regenerabilă marină ar putea furniza o parte semnificativă din energia electrică utilizată în zonele de coastă. Evaluările comandate de Departamentul de Energie al SUA au constatat că „maximul de generație electrică teoretică” care ar putea fi produs din valuri, curenți de maree și râuri și gradienți termici oceanici în apele SUA este 2,116 terawatt-ore anual, A puțin peste jumătate din energia electrică consumată în țară în fiecare an. Un TWh de energie electrică poate alimenta 85,000 de case. Potrivit Comisiei pentru energie din California, potențialul de exploatare a energiei valurilor oceanice exploatabil al statului este aproximativ 7,400 de megawați, echivalent cu 17% din sarcina maximă administrată de operatorul de rețea din California in ultimii ani.

Cercetările publicate de ingineri de la Universitatea Oxford și Universitatea Edinburgh în ianuarie 2014 au constatat că turbinele de maree plasate în Pentland Firth, o porțiune îngustă de apă care separă coasta de nord a Scoției continentale de Insulele Orkney, ar putea generează 43% din electricitatea Scoției. Potrivit RenewableUK, o asociație comercială, potențialul energetic al valurilor în apele britanice și irlandeze este de 840 TWh anual, echivalent cu jumătate din resursa totală de energie europeană a valurilor și de aproape două ori și jumătate cererea anuală actuală de energie electrică din Marea Britanie.

Marine Renewables este o industrie în dezvoltare rapidă

La o energie oceanică panou convocat la Universitatea din California, Berkeley, Facultatea de Drept în septembrie 2012, Bill Toman, pe atunci manager de proiect cu divizia de Sisteme Ocean și Marine Science Applications International Corporation, a remarcat înflorirea inovației în acest sector. Toman, acum director al Pacific Marine Renewables, a estimat că aproximativ 80 de tehnologii marine diferite de energie regenerabilă erau în curs de dezvoltare în întreaga lume, cu aproximativ o duzină într-un stadiu matur.

„Înaintează cu o viteză mai mare decât era vântul acum 30 de ani”, spune Paul Jacobson, lider în domeniul energiei oceanice la Institutul de Cercetare a Energiei Electrice. Jacobson spune că nu crede că industria regenerabilelor marine va avea nevoie de 30 de ani pentru a ajunge acolo unde se află sectorul eolian astăzi, deoarece ingineria de proiectare a avansat atât de mult în ultimii ani.

În 2012, Verdant Power a instalat turbine puternice sub suprafața East River din New York pentru a transforma energia mareelor ​​în energie electrică. Fotografie prin amabilitatea Verdant Power, Inc.

O mână de dezvoltatori din Marea Britanie, SUA și China au obținut aprobarea sau au semnat acorduri pentru a construi proiecte la scară comercială. În septembrie 2013, guvernul scoțian a dat drumul înainte pentru construcția primei faze a celor 398 MW MeyGen proiectul energiei mareelor. Primele șase turbine sunt programate să fie instalate în Pentland Firth din Scoția în 2015.

În ianuarie 2012, Verdant Power a primit prima licență comercială pentru un proiect de energie mareică în SUA. Comisia Federală de Reglementare în Energie a autorizat Verdant să instaleze până la 30 de turbine cu o capacitate combinată de puțin peste 1 MW în East River din New York pentru a captura energia apei care se mișcă odată cu mareele. În timpul fazei sale demonstrative, proiectul a furnizat 70 de megawați-oră de energie electrică către doi clienți din New York.

Dean Corren, directorul tehnologiei marine curente la Verdant, spune că compania intenționează să instaleze turbina comercială de generația următoare, Gen5, la fața locului. Sprijinul financiar de la DOE, spune el, va permite testarea componentelor cheie - oțel, cutie de viteze și pale - în anul următor pentru a determina fiabilitatea noilor turbine sub apă. Primele turbine Gen5 ar trebui să fie în East River în 2015.

În octombrie 2013, Lockheed Martin a semnat un contract pentru a construi cea mai mare centrală termică electrică oceanică din lume, o instalație de 10 MW care ar putea fi construită în sudul Chinei. Lockheed intenționează să construiască un sistem cu buclă închisă care utilizează căldura din apele calde de suprafață pentru a transforma amoniacul, care are un punct de fierbere scăzut, într-un gaz utilizat pentru alimentarea unei turbine cu abur. Apa rece adâncă sub suprafață este apoi utilizată pentru a transforma aburul înapoi în lichid.

Dan Heller, vicepreședinte al noilor proiecte pentru sistemele de misiune și instruire Lockheed, a declarat pentru Reuters în momentul în care Lockheed plănuia să înceapă lucrul la un design de 100 MW pe parcursul derulării proiectului și se aștepta să poată începe să comercializeze versiunile de 100 MW și 10 MW la nivel global în aproximativ cinci ani.

Provocări de reglementare și limitări tehnice

Chiar pe măsură ce tehnologia avansează, experții din industrie și ai guvernului sunt de acord că obstacolele semnificative trebuie depășite dacă electricitatea generată de tehnologiile marine de energie regenerabilă trebuie să concureze cu privire la preț în curând cu energia din combustibili fosili sau din surse mai mature de energie regenerabilă, cum ar fi energia solară, eoliană și geotermale. Potrivit lui Max Carcas, legătură externă pentru Centrul European pentru Energie Marină, energia marină costă 0.42 dolari - 0.50 dolari pe kilowatt-oră astăzi, de mai mult de două ori prețul mediu al energiei electrice de la fermele eoliene offshore.

Provocările de reglementare și limitările tehnice au făcut dificilă construirea proiectelor termice cu valuri, maree și oceane. În august 2012, Ocean Power Technologies a primit prima licență a Comisiei federale de reglementare a energiei pentru o centrală electrică cu valuri din SUA, pentru o serie de dispozitive de 1.5 MW care urmează să fie amplasată în largul coastei Reedsport, Oregon. Un an mai tarziu, Oregonian raportate că obstacolele de reglementare și tehnice au blocat proiectul și că „OPT face acum promisiuni vagi de a testa prima lor geamandură în apele Oregonului până cel târziu în 2016”.

Dezvoltatorilor de proiecte, mulți dintre ei start-up-uri, le este greu să rămână pe linia financiară pe măsură ce lucrează pentru a obține permisele necesare.

Întârzierile nu au fost limitate la SUA Wave Hub, o platformă de testare a energiei regenerabile marine situată pe fundul mării la 10 mile de Cornwall, Marea Britanie, coastă și conectată la rețeaua terestră printr-un cablu submarin, a fost finalizată în 2010, dar nu a fost încă folosit. OceanEnergy, o firmă irlandeză de energie pentru valuri, plănuise să-și desfășoare activitatea Geamandură OE La site până la sfârșitul 2012. În decembrie 2013, Wave Hub a anunțat compania de energie a valurilor Seatricitate intenționează să dezvolte o rețea de 10 MW pe șantier în următorii doi ani.

"Ultimii cinci ani au fost destul de brutali pentru dezvoltatori în încercarea de a localiza proiecte de valuri oceanice, de maree și de valuri hibride de vânt", a declarat Toman, Pacific Marine Renewables, la reuniunea din 2012 din Berkeley. Dezvoltatorilor de proiecte, mulți dintre ei start-up-uri, le este greu să rămână pe linia financiară pe măsură ce lucrează pentru a obține permisele necesare.

„O mulțime de ingineri care au vrut să pună ceva în apă, odată ce au aruncat o privire asupra cadrului de reglementare, ochii lor s-au marit și au decis:„ OK, voi avea nevoie de mult mai mulți bani și eu Va trebui să vorbesc cu alți consultanți care știu ceva despre acest lucru ”, a declarat Laura Engeman, manager de proiect la California Ocean Protection Council, pentru același panel.

Provocarea autorităților de reglementare, a adăugat Engeman, este „echilibrarea oportunităților de testare cu furnizarea măsurilor de precauție necesare pentru mediu. Dezvoltatorii din industrie sunt limitați financiar. Este adesea un mare obstacol pentru ei să dezvolte tipul de informații de bază de care au nevoie cele mai multe agenții de autorizare. ”

„Deoarece acestea sunt noi tehnologii care sunt plasate în medii în care acest lucru nu a fost făcut până acum, există o mulțime de incertitudine de mediu”, spune Jacobson al EPRI. „Industria este menținută la un standard foarte ridicat.” Un raport pregătit pentru California Ocean Protection Council și California Energy Commission, publicat în noiembrie 2008, a constatat că „se anticipează puține efecte majore ale instalațiilor de conversie a energiei valurilor asupra păsărilor și mamiferelor marine”, dar că datele de bază colectate înainte ca dispozitivele să fie plasate în apa „va fi critică pentru evaluarea efectelor post-instalare”. Autorii au concluzionat că „în timp ce problemele tehnologice și economice semnificative rămân, problemele ecologice, în acest stadiu, par a fi gestionate”.

O problemă domină complet această scenă și limitează ritmul de creștere, și anume disponibilitatea capitalului. ” - Dean Corren, Verdant

Totuși, lucrurile arată mai bine la orizont. Pentru a ajuta dezvoltatorii să navigheze în procesul de reglementare, Consiliul pentru Protecția Oceanului din California a publicat în decembrie 2011. în august 2013, senatorii SUA Ron Wyden, D-Ore și Lisa Murkowski, R-Alaska introdus Legea privind energia regenerabilă marină și hidrocinetică din 2013, care ar promova dezvoltarea și eficientizarea autorizațiilor pentru tehnologiile marine regenerabile. La 20 ianuarie 2014, Comisia Europeană a lansat un pas în doi Planul de acțiune pentru energia albastră în cadrul căruia UE va convoca mai întâi părțile interesate pentru a identifica și a propune soluții la provocările cu care se confruntă industria regenerabilelor marine și apoi va dezvolta o foaie de parcurs strategică până în 2016 pentru a ghida sectorul spre comercializare.

Arată-ne banii

Apoi, există finanțare. „Trebuie să se înțeleagă că o problemă domină complet această scenă și limitează ritmul de creștere și că este disponibilitatea capitalului”, spune Corren, Verdant Power. „Pentru energia emergentă, capitalul de risc nu mai există.”

„Multe dintre chestiunile valurilor sunt doar etapele incipiente pentru chiar capitalul de risc”, a spus Toman publicului său din Berkeley. „S-a estimat că costă aproximativ 100 de milioane de dolari să treci de la un desen servetel de cocktail la un dispozitiv de val comercial. Este o sumă îngrozitoare de capital pe care trebuie să-i cereți inventatorului de garaj să vină. ”

PowerBuoy de la Ocean Power Technologies produce electricitate pe măsură ce trece prin marea agitată de pe coasta Scoției. Fotografie oferită de Ocean Power Technologies, Inc.

Acolo unde energia marină își are rădăcinile, este adesea datorită intervenției guvernamentale.

„De aceea, Europa ne mănâncă prânzul”, spune Corren. „Guvernul nostru are acum filozofia - cel puțin jumătate din acesta are filosofia - că guvernul nu ar trebui să facă nimic.”

Susținătorii recunosc importanța asistenței guvernamentale acordate industriei - doresc doar să existe mai mult. „De la alegerea președintelui Obama, Departamentul Energiei și-a reconstituit programul hidroenergetic și și-a asumat un angajament față de energia regenerabilă marină, atât marea, cât și valurile”, spune Corren, „dar este încă mult dincolo de locul în care ar trebui să fie vrem să fim un jucător major în industria mondială. ”

Jacobson al EPRI notează că DOE a sponsorizat evaluarea resurselor energetice marine și a evaluărilor de mediu (EPRI a condus evaluările resurselor valurilor și râurilor), dezvoltarea tehnologică a componentelor și dezvoltarea proiectului.

„Sprijinul contractual DOE a fost incredibil de util”, spune Corren. „Statul New York a fost incredibil de util din anii '80.” DOE a recunoscut că este necesar să sporească cota de cost a subvențiilor sale pentru a se potrivi cu ceea ce au oferit alte țări, spune el. Înainte, contractele veneau cu o cotă de 50/50; acum, contractele pot veni cu o cotă de cost de până la 80/20. În august 2013, DOE a acordat 16 milioane $ pentru a avansa 17 proiecte care captează energia din valuri, maree și curenți.

Sursele regenerabile marine au un viitor strălucit

Susținătorii industriei sunt de acord că energiile regenerabile marine au un viitor strălucit, chiar dacă, pe termen scurt, ar putea avansa mai rapid în afara SUA. „Fie Europa, în special Marea Britanie și Scoția, fie Coreea de Sud”, spune el, adăugând că Verdant are deja o companie în Anglia. „Am fost în conversații cu China. Acestea sunt țări cu resurse importante și angajamente importante pentru a investi în tehnologie pentru ca aceasta să se întâmple ”, spune el.

La discuția de la Berkeley, Toman a fost de acord, spunând: „Valul și valul merg ca gangbusteri în Europa, în special în Marea Britanie și Scoția. Văd că migrând aici către SUA, ei privesc piața din California ca pe un fel de Sfântul Graal. Este posibil să fim într-o perioadă lentă în acest moment, dar văd că eforturile europene se întind pentru a ne coloniza ”.

Experții sunt convinși că regenerabilele marine vor deveni mai competitive în timp, pe măsură ce tehnologia se maturizează aproape o duzină de dispozitive de energie marină funcționează pe site-urile administrate de Centrul European pentru Energie Marină, un centru de testare conectat la rețea în Insulele Orkney din Scoția, înființat în 2003. Au fost testate mai multe dispozitive cu energie pentru valuri și maree la instalația de 59 de milioane de dolari - finanțate de guvernele scoțian și britanic și UE, dar autosusținând din 2011 - decât orice alt site din lume. Potrivit Comisiei Europene, aproximativ 2 GW de proiecte de energie regenerabilă marină sunt în curs de desfășurare în Europa.

Experții sunt convinși că regenerabilele marine vor deveni mai competitive în timp, pe măsură ce tehnologia se maturizează. "Există multe masacre printre proiectele timpurii", a spus Toman. „Cu toate acestea, a fost câștigată o cantitate extraordinară de experiență. Proiectele ulterioare vor beneficia de marea muncă grea realizată de aceste proiecte anterioare. ”

„Acesta nu este cel mai ieftin mod de a genera electricitate chiar acum”, spune Jacobson. „Dacă nu există o anumită formă de cerere pentru energie regenerabilă, atunci este mult mai greu să faci finanțarea să funcționeze pentru a dezvolta în continuare tehnologia până la punctul în care aceasta poate fi costisitoare pe parcurs.” Politici precum tarif de alimentare aprobat recent în Nova Scoția pentru că proiectele de energie pentru maree sunt necesare, spune el, pentru extinderea industriei.

Scriind pe blogul Centrului European pentru Energie Marină, Carcas prezice, „Nu este de neconceput ca odată cu instalarea primilor 1,000 [MW] de surse regenerabile marine (echivalent cu o centrală convențională) să fie costuri similar cu cel al vântului offshore. ”

„Această industrie are un viitor. Va fi o piesă mică, dar semnificativă, a puzzle-ului pentru a pune la punct toate sursele de care avem nevoie, care se află la capătul cel mai durabil al lucrurilor ”, spune Corren. „Are un viitor strălucit”.

Acest articol a apărut inițial pe ensia

Despre autor

Justin Gerdes este un jurnalist independent din San Francisco Bay Area, specializat în energie și schimbări climatice. Opera sa a apărut la Guardian, Yale Environment 360, Forbes.com, MotherJones.com, Smithsonian.com, Chinadialog, il creștin Monitorul științei și GreenBiz.com, printre altele.

Cartea recomandată:

Cum să schimbi lumea: antreprenorii sociali și puterea noilor idei, ediție actualizată
de David Bornstein.

Publicat în peste douăzeci de țări, Cum să schimbi lumea a devenit Biblia pentru antreprenoriatul social. Profilizează bărbații și femeile din întreaga lume care au găsit soluții inovatoare la o mare varietate de probleme sociale și economice. Fie că lucrează pentru a furniza energie solară sătenilor brazilieni, fie pentru a îmbunătăți accesul la facultate din Statele Unite, antreprenorii sociali oferă soluții de pionierat care schimbă viețile.

Click aici pentru mai multe informații și / sau pentru a comanda această carte pe Amazon.