利用水流或温差的能量的技术
在海洋中承诺提供丰富的无碳电力。
早在人类迷上化石燃料之前，我们就学会了如何利用水的力量去做工作。 河流磨坊磨碎的面粉，锯木或纺纱织机将纤维转化为纺织品。 后代认识到，流动的水也可以用来转动发电涡轮机。 但是，用水力涡轮机建造的大坝阻碍了水道，影响了河流生态系统，为发展中的城市提供动力。
英国，美国和其他地方目前正在开发的设备通过利用海浪和潮汐的运动或海洋表面与其深度之间的水温差来发电。 这个行业已经成熟，但为了发挥其潜力，工程师，企业家和政策制定者努力通过流动的水和热梯度来减少无碳电力，必须克服巨大的监管和财政障碍。
水的能量具有巨大的潜力
政府和学术界估计，海洋可再生能源可以提供沿海地区电力的大部分用于海洋流体动力学或 海洋热能转换 经常会注意到这项技术可以提供既可靠又适宜的电力。 毕竟，波浪和潮汐可以预测。 人类倾向于在水附近聚集： 几乎是40的美国人 直接在海岸线上居住 超过世界人口的一半 居住在125英里海岸。
政府和学术界估计，海洋可再生能源可以为沿海地区提供大量的电力。 美国能源部委托评估发现，美国海域的波浪，潮汐和河流以及海洋热梯度可能产生的“理论发电量的最大值”是 每年XNUMX terawatt-hours，以 一半以上的电力消耗 在国内每年。 一个电两小时 可以为85,000家庭提供动力。 根据加利福尼亚州能源委员会的说法，国家可开发的海浪能发电潜力是 关于7,400兆瓦，相当于17所占的百分比 加利福尼亚电网运营商管理的高峰负载 最近几年。
牛津大学和爱丁堡大学的工程师在一月份发表的研究发现，位于苏格兰大陆北部海岸和奥克尼群岛隔开的狭窄水域Pentland Firth中的潮汐涡轮机可能 产生苏格兰电力的43百分比. 根据RenewableUK作为一个贸易协会，英国和爱尔兰水域的波浪能潜力每年为840 TWh，相当于欧洲波浪能源总量的一半，是英国目前年度电力需求量的近两倍半。
海洋可再生能源是快速发展的产业
在海洋能源 面板 在加州大学伯克利分校法律学院召开的2012大会上，科学应用国际公司海洋和海洋系统部门的项目经理Bill Toman指出了该领域的创新活动。 现在太平洋海洋可再生能源公司负责人Toman估计，世界各地正在开发一些80不同的海洋可再生能源技术，大约有十几个在成熟阶段。
电力研究所的海洋能源负责人保罗·雅各布森说：“它的发展速度超过了30多年前的风速。” 雅各布森表示，他不相信海洋可再生能源行业需要30年才能达到今天的风能行业，因为近年来设计工程取得了如此大的进步。
在2012青翠电力公司在纽约市东河表面以下安装了大型涡轮机，将潮汐能转化为电力。 照片由Verdant Power公司提供
英国，美国和中国的少数开发商已经获得批准或签署了建设商业规模项目的交易。 在九月份，苏格兰政府2013 继续前进 用于建设398 MW的第一阶段 MeyGen 潮汐能项目。 前六台涡轮机计划安装在2015的苏格兰Pentland Firth。
在1月份的2012上，Verdant Power公司获得了美国第一个潮汐能项目的商业许可。联邦能源管理委员会授权Verdant在纽约市East River安装30 MW以上的1涡轮机，随潮汐而移动的水的能量。 在示范阶段， 项目交付了70兆瓦时的电力 给纽约市的两位顾客。
Verdant公司现代技术总监Dean Corren表示，公司计划在现场安装下一代商用涡轮机Gen5。 他表示，美国能源部的财政支持将在明年对钢铁，齿轮箱和叶片等关键部件进行测试，以确定新型水轮机的可靠性。 第一台Gen5风机应该位于2015的东河。
十月份，洛克希德·马丁公司的2013 签订合同 建造世界上最大的海洋热电厂，一座可能在中国南方建造的10兆瓦级设施。 洛克希德计划建立一个闭环系统，利用来自地表水的热量将低沸点的氨转化为用于驱动汽轮机的燃气。 然后使用表面深处的冷水将蒸汽转换回液体。
洛克希德·马丁公司（Lockheed Mission）系统和培训公司新合资企业副总裁Dan Heller表示， 告诉路透社 当时洛克希德公司计划在项目进行期间开始100 MW设计工作，预计在五年左右的时间内将能够在全球范围内推广100 MW和10 MW版本。
监管挑战和技术限制
即使技术进步，行业和政府专家也认为，如果海洋可再生能源技术所产生的电力不久将与化石燃料发电或来自更成熟的可再生能源如太阳能，风能和太阳能等竞争，必须克服重大障碍。地热。 根据欧洲海洋能源中心的对外联络人Max Carcas的说法， 海洋能源每千瓦时花费$ 0.42到$ 0.50 今天， 两次以上 海上风电场的平均电价。
监管方面的挑战和技术限制使建设公用事业规模的波浪，潮汐和海洋热能项目变得困难。 在8月份的2012上，海洋电力技术公司获得了美国第一个联邦能源管理委员会在美国波浪发电厂的许可证，1.5 MW装置位于俄勒冈州里兹波特沿岸。 一年后， 在俄勒冈州 报道 监管和技术障碍使该项目停滞不前，“OPT现在做出模糊的承诺，不迟于2016在俄勒冈水域测试他们的第一个浮标。”
项目开发商，其中许多是初创企业，在获得所需许可证时，难以在财务上保持平衡。
延迟不限于美国 Wave Hub，一个海洋可再生能源测试平台位于英国康沃尔海岸的10海底，通过海底电缆连接到陆上电网，在2010完成 尚未被使用。 爱尔兰海浪能源公司OceanEnergy计划部署其海洋能源公司 OE浮标 在现场 在2012的末尾。 在十二月份的2013，Wave Hub 公布 浪潮能源公司 Seatricity 计划在未来两年内在现场开发10 MW阵列。
太平洋海洋可再生能源公司（Pacific Marine Renewables）的Toman在2012 Berkeley会议上表示：“过去五年来，开发商试图进行海浪，潮汐和混合风浪项目的开发都相当残酷。 项目开发商，其中许多是初创企业，在获得所需许可证时，难以在财务上保持平衡。
“很多想把东西放在水里的工程师们，一旦他们看到了监管框架，他们的眼睛就大了，他们决定：”好的，我需要更多的钱，而且我我们需要和更多的顾问进行交流，“加州海洋保护委员会项目经理Laura Engeman告诉同一个小组。
Engeman补充说，监管者面临的挑战是“平衡测试的机会和提供必要的环境预防措施。 行业开发者在财务上有限。 对他们来说，制定大多数许可机构所要求的基本信息通常是一个很大的障碍。“
EPRI的雅各布森说：“因为这些新技术被放置在以前没有做过这种事情的环境中，所以存在很多环境不确定性。 “该行业正处于一个非常高的水平。”为加利福尼亚海洋保护委员会和加利福尼亚能源委员会编写的一份报告，2008在11月发表，发现“波能转换装置对海洋鸟类和哺乳动物的影响不大“，但是将设备置于水中之前收集的基线数据”对于评估安装后的影响是至关重要的。“作者总结说：”虽然重大的技术和经济问题依然存在，但在这个阶段，生态问题似乎是可以管理的。
有一个问题完全支配了这个局面，限制了增长率，那就是资本可用性。“ - Verdant的Dean Corren
尽管如此，事情看起来会更好。 为帮助开发人员驾驭监管程序，加利福尼亚海洋保护委员会于2011年2013月发布了有关海洋可再生能源项目的许可指南。XNUMX年XNUMX月，美国参议员罗恩·怀登（Ron Wyden）和D-Ore。参议员Lisa Murkowski（R-阿拉斯加） 介绍 2013的海洋和水电动力可再生能源法案，该法案将促进海洋可再生能源技术的发展和流线化。 欧盟委员会20 1月份发布了两个步骤 蓝色能源行动计划 根据这一协议，欧盟将首先召集利益相关方确定并提出海洋可再生能源行业面临的挑战并提出解决方案，然后制定2016的战略路线图，以指导该部门实现商业化。
向我们显示金钱
那么有融资。 Verdant Power公司的Corren说：“必须明白，一个问题完全支配了这个局面，限制了增长速度，也就是资本可用性。 “对于新兴能源来说，风险投资已经不存在了。”
托曼对伯克利的听众说：“很多波动对于风险投资来说还为时过早。” “据估计，从一张鸡尾酒餐巾纸到一个商业电波设备，花费大约是$ 100百万美元。 这是一个可怕的资本金，要求你的车库发明者提出。“
海洋动力技术公司的PowerBuoy在苏格兰海岸波涛汹涌的大海中发电。 照片由Ocean Power Technologies，Inc.提供
海洋能源扎根的时候，往往要归功于政府的干预。
“这就是为什么欧洲正在吃我们的午餐，”科伦说。 “我们的政府现在有哲学 - 至少有一半是哲学 - 政府不应该做任何事情。”
支持者承认政府对该行业提供援助的重要性 - 他们只是希望有更多的援助。 “自从奥巴马总统当选以来，能源部已经重组了水电项目，并且已经对海洋可再生能源做出了承诺，无论是潮汐还是潮汐，”科伦说，“但是，这还远远超出了它应该是我们希望成为世界工业的主要参与者。“
EPRI的Jacobson指出，美国能源部赞助了海洋可再生能源资源和环境评估（EPRI主导了海浪和河流资源评估），组件的技术开发和项目开发。
“能源部合同的支持已经非常有帮助，”科伦说。 “自从”80s“以来，纽约州的情况令人难以置信。美国能源部认识到需要提高其赠款的成本份额，以配合其他国家提供的服务。 之前，50 / 50成本分成合同; 现在，合同可以达到80 / 20成本份额。 美国能源部八月份的2013 授予亿$ 16 推动从波浪，潮汐和潮流中捕捉能量的17项目。
海洋可再生能源有着光明的未来
业界支持者认为，即使在短期内，海洋可再生能源在美国以外地区的发展可能会更加迅速，但Corren表示，这可能意味着大多数美国公司将迁往海外。 “无论是欧洲，特别是英国和苏格兰，还是韩国，”他说，Verdant已经在英国有一家公司。 “我们一直在和中国交谈。 他说，这些国家有重要的资源和重要的承诺，投资技术来实现这一目标。
在伯克利的谈话中，托曼表示同意，他说：“波浪和潮汐在欧洲，特别是在英国和苏格兰，就像是突如其来的一样。 我看到这里移民到美国。他们认为加州市场是一种圣杯。 我们现在可能正处于一个缓慢的时期，但是我看到欧洲的努力正在向我们开拓。“
专家们相信，随着技术的成熟，海洋可再生能源将越来越具有竞争力 近十几个船舶能源设备正在运行 在由网站运行的网站上 欧洲海洋能源中心，这是位于2003的苏格兰奥克尼群岛的并网测试中心。 在59-million设施上测试了更多的潮汐能和潮汐能设备，这些设备由苏格兰和英国政府和欧盟提供资金支持，但是自2011以来，它们的支持力度超过了世界上任何其他地点。 据欧盟委员会，一些2 GW海洋可再生能源项目正在欧洲进行中。
专家们相信，随着技术的成熟，海洋可再生能源将随着时间的推移而变得更具竞争力。 托曼说：“在早期的项目中，有很多的大屠杀。 “但是，获得了巨大的经验。 随后的项目将从这些早期项目所做的巨大努力中受益。“
雅各布森说：“这不是现在最便宜的发电方式。 “如果对可再生能源没有某种形式的需求，那么融资工作就难以进一步开发技术，从而在成本上具有成本竞争力。” 最近在新斯科舍省批准上网电价 因为潮汐能项目是必要的，他说，要扩大这个行业。
在欧洲海洋能源中心的博客Carcas上写字 预测“不可思议的是，一旦安装了第一台海上可再生能源的1,000 [兆瓦]（相当于一台常规发电站），成本可能是 类似于海上风电。“
“这个行业有一个未来。 科伦说，将所有我们需要的资源汇集到一起，这将是一个小而重要的难题。 “它有一个光明的未来。”
这篇文章最初出现在 ensia
关于作者
贾斯汀·格德斯（Justin Gerdes）是旧金山湾区的独立记者，专门研究能源和气候变化。 他的作品出现在 监护人，耶鲁环境360， Forbes.com，MotherJones.com，Smithsonian.com， 中外对话， 练习 基督教 科学监测 和GreenBiz.com等等。
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