טכנולוגיות הרותמות את האנרגיה של מים זזים או הפרשי טמפרטורה
באוקיינוסים מבטיחים לספק חשמל ללא פחמן בשפע.
הרבה לפני שבני האדם התחברו לדלקים מאובנים, למדנו כיצד לרתום את כוחם של מים לבצע עבודה. נהרות ניהלו טחנות שהטחנו קמח, ניסרו בולי עץ או נולים שהסתובבו והפכו סיבים לטקסטיל. דורות מאוחרים יותר הבינו שאפשר להשתמש במים זזים להפיכת טורבינות המייצרות חשמל. אולם סכרים שהוקמו באמצעות טורבינות חשמל חסמו את נתיבי המים, תוך פגיעה במערכות אקולוגיות של נהרות כדי לספק כוח לערים גדלות.
התקנים הנמצאים כעת בפיתוח בבריטניה, ארצות הברית ובמקומות אחרים מייצרים חשמל על ידי הקשה על תנועת גלי האוקיאנוס וגאות והשפל או על ההבדלים בטמפרטורת המים בין פני אוקיינוס למעמקים. המגזר בשלים מההבטחה, אך כדי להגיע לפוטנציאל שלו, על המהנדסים, היזמים ומקבלי המדיניות הפועלים לסחוט חשמל נטול פחמן ממים נעים ומעברי חום תרמיים להתגבר על חסמים רגולטוריים וכספיים אימתניים.
לאנרגיה מהמים יש פוטנציאל גדול
הערכות ממשלתיות ואקדמיות מעריכים כי אנרגיה מתחדשת ימית יכולה לספק חלק ניכר מהחשמל המשמש באזורי החוף. המרת אנרגיה תרמית באוקיינוס לעתים קרובות שים לב שהטכנולוגיות מספקות חשמל שהוא גם אמין וגם במקום הנכון. אחרי הכל, ניתן לחזות גלים וגאות ושפל. ובני אדם נוטים להתגודד ליד מים: כמעט 40 אחוז מהאמריקאים גרים במחוזות ישירות על קו החוף, ו יותר ממחצית אוכלוסיית העולם גר במרחק של 125 מיילים מחוף.
הערכות ממשלתיות ואקדמיות מעריכות כי אנרגיה מתחדשת ימית עשויה לספק חלק ניכר מהחשמל המשמש באזורי החוף. הערכות שהוזמנו על ידי משרד האנרגיה האמריקני מצאו כי "המקסימום של ייצור החשמל התיאורטי" שיכול להפיק מגלים, זרמי גאות ושפל נהר, ומדרגות תרמיות של האוקיאנוס במים של ארה"ב הוא 2,116 שעות טרה-וואט מדי שנה, קצת יותר ממחצית מהחשמל שנצרך במדינה בכל שנה. TWh חשמל אחד יכול כוח 85,000 בתים. לפי נציבות האנרגיה בקליפורניה, פוטנציאל ייצור האנרגיה של גל האוקיינוס הניתן לניצול הוא של המדינה בערך 7,400 מגה-וואט, שווה ל- 17 אחוז מה- עומס שיא המנוהל על ידי מפעיל הרשת בקליפורניה בשנים האחרונות.
מחקר שפרסמו מהנדסים מאוניברסיטת אוקספורד ואוניברסיטת אדינבורו בינואר 2014 מצא כי טורבינות גאות ושפל שהוצבו בפנטלנד פירת ', קטע מים צר המפריד בין החוף הצפוני של סקוטלנד היבשתית לאיי אורקני, יכול היה מייצרים 43 אחוז מהחשמל של סקוטלנד. כך נמסר מ- RenewableUK, אגודה לסחר, פוטנציאל האנרגיה הגלית במים בבריטניה ובאירים האיריים הוא 840 TWh מדי שנה, שווה לחצי מכל משאב האנרגיה הגל האירופי וכמעט פי שניים וחצי מהביקוש לחשמל השנתי הנוכחי בבריטניה.
מתחדשים ימיים היא תעשיה המתפתחת במהירות
באנרגיה אוקיאנית לוח ביל טומן, שהיה אז מנהל פרויקט בחטיבת האוקיאנוסים והמערכות הימיות של החברה, ציין את פריחת החדשנות בענף, באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, בית הספר למשפטים בספטמבר. טומן, כיום מנהל עיתון עם חידושים מתחדשים של האוקיאנוס השקט, העריך כי כמה טכנולוגיות אנרגיה מתחדשת ימית שונה מ- 2012 נמצאות בפיתוח ברחבי העולם, כאשר כתריסר היו בשלב בוגר.
"פולק מתקדם בקצב מהיר יותר מהרוח היה לפני 30 שנים", אומר פול ג'ייקובסון, מנהיג אנרגיה אוקיינוס במכון לחקר הכוח החשמלי. ג'ייקובסון אומר שהוא לא מאמין שתעשיית ההתחדשות הימית תצטרך 30 שנים כדי להגיע למקום בו נמצאת רוח הרוח מכיוון שהנדסת העיצוב התקדמה כל כך הרבה בשנים האחרונות.
ב- 2012 התקנת Verdant Power טורבינות חסונות מתחת לפני השטח של נהר המזרח העיר של ניו יורק כדי להפוך אנרגיה גאות לשפל חשמל. תמונה באדיבות Verdant Power, Inc.
קומץ מפתחים בבריטניה, ארה"ב וסין קיבלו אישור או חתמו על עסקאות לבניית פרויקטים בהיקף מסחרי. בספטמבר 2013 הממשלה הסקוטית הקדימה את הדרך לבניית השלב הראשון של ה- 398 MW מייג'ן פרויקט אנרגיה גאות ושפל. ששת הטורבינות הראשונות אמורות להיות מותקנות בפנטלנד פירת 'סקוטלנד ב- 2015.
בינואר 2012, ורדנט פאוור קיבלה את הרישיון המסחרי הראשון לפרויקט אנרגיה גאות ושפל בארה"ב. הוועדה הפדרלית לאנרגיה רגולטורית אישרה את ורדנט להתקין עד טורבינות 30 בהספק משולב של קצת יותר מ- 1 MW במזרח נהר העיר ניו יורק כדי לתפוס את הכביש אנרגיה של מים הנעים עם הגאות והשפל. במהלך ההפגנה שלה, הפרויקט סיפק 70 מגה-ואט חשמל לשני לקוחות בניו יורק.
דין קורן, מנהל הטכנולוגיה הימית הנוכחית בחברת ורדנט, אומר כי החברה מתכננת להתקין את הטורבינה המסחרית מהדור הבא, Gen5, באתר. התמיכה הכספית של ה- DOE, לדבריו, תאפשר בדיקת רכיבי מפתח - פלדה, תיבת הילוכים ולהבים - במהלך השנה הבאה כדי לקבוע את אמינות הטורבינות החדשות מתחת למים. הטורבינות של Gen5 הראשונות צריכות להיות בנהר המזרחי ב- 2015.
באוקטובר 2013, לוקהיד מרטין חתם על חוזה לבנות את תחנת הכוח החשמלית הגדולה ביותר באוקיינוס, מתקן 10 MW אשר צפוי להיבנות בדרום סין. לוקהיד מתכננת לבנות מערכת לולאה סגורה המשתמשת בחום ממי השטח החמים כדי להמיר אמוניה, בעלת נקודת רתיחה נמוכה, לגז המשמש להנעת טורבינת קיטור. לאחר מכן משתמשים במים קרים מתחת לפני השטח כדי להמיר את הקיטור בחזרה לנוזל.
דן הלר, סגן נשיא מיזמים חדשים למערכות והדרכה של לוקהיד, אמר לרויטרס באותה עת שלקוחיד תכנן להתחיל לעבוד על עיצוב 100 MW במהלך הפרויקט וציפה כי יוכל להתחיל לשווק את גרסאות ה- 100 MW ו- 10 MW ברחבי העולם בעוד כחמש שנים.
אתגרים רגולטוריים ומגבלות טכניות
אפילו עם התקדמות הטכנולוגיה, מומחי התעשייה והממשל מסכימים כי יש להתגבר על מכשולים משמעותיים אם חשמל המיוצר על ידי טכנולוגיות אנרגיה מתחדשת ימית אמור להתמודד על מחיר בכל עת בקרוב עם חשמל מדלקים מאובנים או ממקורות בוגרים יותר של אנרגיה מתחדשת כמו שמש, רוח ו גיאותרמית. לדברי מקס קרקס, קשר חיצוני למרכז האירופי הימי לאנרגיה ימית, אנרגיה ימית עולה $ 0.42 עד $ 0.50 לקילוואט-שעה היום, יותר מפעמיים המחיר הממוצע של חשמל מחוות רוח מחוף הים.
האתגרים הרגולטוריים והמגבלות הטכניות הקשו על בניית פרויקטים של גלים, גאות ושפל באוויר בביצועים. באוגוסט 2012 קיבלה אושן פאוור טכנולוגיות את רישיון הוועדה הפדרלית הרגולטורית לאנרגיה עבור תחנת כוח גלית בארה"ב, עבור מערך מכשירים של 1.5 MW שיוצב מחוץ ל Reedsport, Ore., החוף. שנה אחרי, אורגון דיווח כי מכשולים רגולטוריים וטכניים עיכבו את הפרויקט וכי "OPT מבטיחה כעת הבטחות מעורפלות לבדוק את המצוף הראשון שלהם במי אורגון לא יאוחר מ- 2016."
מפתחי פרויקטים, רבים מהם סטארט-אפים, מתקשים להישאר מעל לציפה כלכלית בזמן שהם עובדים להשגת האישורים הנדרשים.
העיכובים לא הוגבלו לארה"ב רכזת גל, פלטפורמה לבדיקת אנרגיה מתחדשת ימית הממוקמת על קרקעית הים 10 מיילים מקורנוול שבבריטניה, החוף ומחוברת לרשת בים דרך כבל תת-ימי, הושלמה ב- 2010 אך טרם נעשה שימוש. OceanEnergy, חברת אנרגיה גל אירית, תכננה לפרוס את שלה OE Buoy באתר בסוף 2012. בדצמבר 2013, Wave Hub הודיע חברת אנרגיית הגלים Seatricity מתכננת לפתח מערך 10 MW באתר בשנתיים הקרובות.
"חמש השנים האחרונות היו די אכזריים עבור מפתחים בניסיון לאתר פרויקטים של גלי רוח, גאות ושפל והיברידית של גלי רוח", אמר טומן של Pacific Marine Renewables בכנס ברקלי של 2012. מפתחי פרויקטים, רבים מהם סטארט-אפים, מתקשים להישאר מעל לציפה כלכלית בזמן שהם עובדים להשגת האישורים הנדרשים.
"הרבה מהנדסאים שרצו להכניס משהו למים, ברגע שהם קיבלו הצצה למסגרת הרגולטורית, העיניים שלהם התגדלו והם החליטו, 'אוקיי, אני אצטרך הרבה יותר כסף ואני לורה אנגמן, מנהלת פרויקטים במועצה להגנת האוקיאנוס בקליפורניה, אמרה לאותו פאנל. "אני אצטרך לדבר עם עוד כמה יועצים שיודעים משהו על זה".
האתגר של הרגולטורים, הוסיף אנגמן, הוא "איזון בין הזדמנויות לבדיקה עם מתן אמצעי הזהירות הסביבתיים הנחוצים. מפתחי התעשייה מוגבלים כלכלית. לעיתים קרובות זה מכשול גדול עבורם לפתח את סוג המידע הבסיסי שרוב הסוכנויות המתירות דורשות. "
"מכיוון שמדובר בטכנולוגיות חדשות המוצבות בסביבות בהן דבר כזה לא נעשה לפני כן, יש הרבה אי וודאות סביבתית", אומר ג'ייקובסון של EPRI. "התעשייה מוחזקת בסטנדרט גבוה מאוד." דו"ח שהוכן עבור מועצת הגנת האוקיאנוס בקליפורניה ונציבות האנרגיה בקליפורניה, שפורסם בנובמבר 2008, מצא כי "מעט השפעות עיקריות של מתקני המרת אנרגיות גלים על ציפורים ימיות ויונקים צפויים. "אך נתונים על בסיס הבסיס שנאסף לפני שמניחים התקנים במים" יהיו קריטיים להערכת השפעות לאחר ההתקנה. "החוקרים סיכמו כי" בעוד שנשארים סוגיות טכנולוגיות וכלכליות משמעותיות, סוגיות אקולוגיות, בשלב זה, נראות לניהול.
נושא אחד שולט לחלוטין בסצנה זו ומגביל את קצב הצמיחה וזה זמינות ההון. "- דין קורן, ורדנט
ובכל זאת, הדברים נראים טוב יותר באופק. כדי לעזור למפתחים לנווט בתהליך הרגולציה, המועצה להגנת האוקיאנוס בקליפורניה פרסמה הנחיות לפרויקטים של אנרגיה מתחדשת באוקיאנוס בדצמבר 2011. ובאוגוסט 2013 פרסמו הסנאטורים האמריקניים רון וידן, ד-אורז וליזה מורקובסקי, ר-אלסקה, הציג חוק האנרגיה המתחדשת הימית וההידרו-קרבנית של 2013, שיקדם פיתוח והתייעלות להתיר לטכנולוגיות מתחדשות ימיות. בינואר 20, 2014, הנציבות האירופית שיחררה שני שלבים תוכנית פעולה כחולה במסגרתה האיחוד האירופי תכנס תחילה את בעלי העניין כדי לזהות ולהציע פתרונות לאתגרים העומדים בפני תעשיית ההתחדשות הימית ואז לפתח מפת דרכים אסטרטגית על ידי 2016 שתנחה את המגזר לכיוון המסחור.
הראה לנו את הכסף
ואז יש מימון. "צריך להבין שסוגיה אחת שולטת לחלוטין בסצנה זו ומגבילה את קצב הצמיחה, וזה זמינות ההון," אומר הקורן של ורדנט פאוור. "עבור אנרגיה מתעוררת, הון סיכון כבר לא קיים."
"הרבה מהדברים הגלים הם פשוט שלב מוקדם מדי אפילו עבור הון סיכון", אמר טומן לקהל ברקלי. "ההערכה היא שעולה בערך 100 מיליון דולר לעבור מציור מפיות קוקטייל למכשיר גל מסחרי. זו סכום הון מפחיד לבקש מממציאי המוסך שיבוא איתו. "
PowerBuoy של חברת אושן פאוור טכנולוגיות מייצר חשמל כשהוא מתנדנד בים הקצוצים מול חופי סקוטלנד. תמונה באדיבות Ocean Power Technologies, Inc.
במקום בו האנרגיה הימית משתרשת, זה לרוב בזכות התערבות ממשלתית.
"זו הסיבה שאירופה אוכלת את ארוחת הצהריים שלנו", אומר קורן. "לממשלה שלנו יש עכשיו את הפילוסופיה - לפחות מחצית ממנה יש את הפילוסופיה - שהממשלה לא צריכה לעשות כלום."
תומכים מכירים בחשיבות הסיוע הממשלתי הניתן לתעשייה - הם רק רוצים שיהיה יותר מזה. "מאז בחירתו של הנשיא אובמה, מחלקת האנרגיה החזירה מחדש את תוכנית הכוח ההידרקטיבי שלה והתחייבה גם לאנרגיה מתחדשת ימית, גם גאות גאות וגם גלים", אומרת קורן, "אבל היא עדיין הרבה מעבר למקום שהיא באמת צריכה להיות אם אנחנו רוצים להיות שחקן מרכזי בתעשייה העולמית. "
יעקובסון של EPRI מציין כי ה- DOE בחסות הערכות משאב אנרגיה מתחדשת ימית והערכות סביבתיות (EPRI הוביל את הערכות משאבי הגל והנהרות), פיתוח טכנולוגי של רכיבים ופיתוח פרויקטים.
"תמיכה בחוזה של DOE הייתה מועילה להפליא", אומר קורן. "מדינת ניו יורק הייתה מועילה להפליא מאז שנות ה- 80." ה- DOE הכיר בכך שהיא צריכה להגדיל את נתח העלויות של המענקים שלה כדי להתאים למה שהציעו מדינות אחרות, הוא אומר. לפני כן הגיעו חוזים עם נתח עלויות 50 / 50; כעת, חוזים יכולים להגיע עם נתח עלויות של 80 / 20. באוגוסט 2013, DOE הוענק 16 מיליון דולר לקידום פרויקטים של 17 הלוכדים אנרגיה מהגלים, הגאות והשפל.
לחיים מתחדשים ימיים יש עתיד מזהיר
תומכי התעשייה מסכימים שלמתחדשים ימיים יש עתיד מזהיר גם אם בטווח הקרוב הם עשויים להתקדם במהירות רבה יותר מחוץ לארה"ב. קורן אומר שזה סביר להניח שרוב החברות שממוקמות בארה"ב יעברו מעבר לים. "או אירופה, ובמיוחד בריטניה וסקוטלנד, או דרום קוריאה," הוא אומר ומוסיף שלורדנט כבר יש חברה באנגליה. "היינו בשיחות עם סין. אלה מדינות עם משאבים חשובים והתחייבויות חשובות להשקיע בטכנולוגיה בכדי לגרום לזה לקרות ", הוא אומר.
בשיחה של ברקלי הסכים טומן ואמר, "גל וגאות נודדים כמו שודדי אירופה באירופה, ובמיוחד בבריטניה ובסקוטלנד. אני רואה שההגירה לכאן לארה"ב הם רואים בשוק בקליפורניה סוג של הגביע הקדוש. יכול להיות שאנחנו נמצאים בתקופה איטית כרגע, אבל אני רואה את המאמצים האירופיים שמושכים אותנו למושבת. "
מומחים משוכנעים כי מתחדשים ימיים יהפכו תחרותיים יותר עם הזמן ככל שהטכנולוגיה מתבגרת. טיפוסים של כמעט תריסר מכשירי אנרגיה ימיים פועלים באתרים המנוהלים על ידי אירופה מרכז אנרגיה ימית, מרכז מבחן המחובר לרשת באיי אורקני בסקוטלנד שהוקם ב- 2003. מכשירי אנרגיה גלים ושפל נוספים נבדקו במתקן של מיליון דולר 59 - הושקע במימון מממשלות סקוט ובריטניה והאיחוד האירופי, אך תומכים בעצמם מאז 2011 - מכל אתר אחר בעולם. על פי הנציבות האירופית, כמה 2 GW של פרויקטים אנרגיים מתחדשים ימיים נמצאים בצינור באירופה.
מומחים משוכנעים כי מתחדשים ימיים יהפכו לתחרותיים יותר עם הזמן עם התבגרות הטכנולוגיה. "יש הרבה קטל בחוץ בין פרויקטים מוקדמים," אמר טומן. "עם זאת, נצבר ניסיון אדיר. פרויקטים שלאחר מכן הולכים להרוויח מהעבודה הקשה הגדולה שנעשתה על ידי הפרויקטים הקודמים הללו. "
"זו לא הדרך הזולה ביותר לייצר חשמל כרגע", אומר ג'ייקובסון. "אם אין איזושהי דרישה לאנרגיה מתחדשת, קשה להקשות על המימון לעבוד כדי לפתח את הטכנולוגיה עד כדי כך שהיא יכולה להיות תחרותית בעלות בהמשך הדרך." מדיניות כמו תעריף ההזנה שאושר לאחרונה בנובה סקוטיה לפרויקטים של אנרגיה גאות ושפל הם הכרחיים, הוא אומר, בכדי להגדיל את הענף.
כותב בבלוג של המרכז האירופי לאנרגיה ימית, Carcas צופה, "לא יתכן שברגע שיותקן 1,000 [MW] הראשון של מתחדשים ימיים (שווה ערך לתחנת כוח קונבנציונלית אחת), דומה לזו של רוח מהחוף. "
"לתעשייה הזו יש עתיד. זה יהיה חתיכה קטנה אך משמעותית של הפאזל להרכבת כל המקורות שאנו זקוקים להם שהם בסוף הקיימים ביותר של הדברים, "אומר קורן. "יש לו עתיד מזהיר."
מאמר זה הופיע במקור ensia
על המחבר
ג'סטין גרדס הוא עיתונאי עצמאי ממפרץ סן פרנסיסקו המתמחה באנרגיה ושינויי אקלים. עבודתו הופיעה ב שומר, סביבת ייל 360, Forbes.com, MotherJones.com, Smithsonian.com, צ'ינדיאלוג, מה היא נוצרי מוניטור מדעי ו- GreenBiz.com, בין היתר.
ספר מומלץ:
כיצד לשנות את העולם: יזמים חברתיים וכוחם של רעיונות חדשים, מהדורה מעודכנת
מאת דייוויד בורנשטיין.
פורסם ביותר מעשרים מדינות, כיצד לשנות את העולם / הפכה לתנ"ך ליזמות חברתית. זה פרופיל גברים ונשים מרחבי העולם שמצאו פתרונות חדשניים למגוון רחב של בעיות חברתיות וכלכליות. בין אם הם עובדים על מנת לספק אנרגיה סולארית לתושבי הכפר בברזיל, ובין אם הם משפרים את הגישה לקולג 'בארצות הברית, יזמים חברתיים מציעים פתרונות חלוציים המשנים חיים.
לחץ כאן למידע נוסף ו / או להזמנת ספר זה באמזון.
