التقنيات التي تسخر طاقة تحريك الماء أو فروق درجات الحرارة
في المحيطات لتوصيل الكهرباء الوافرة الخالية من الكربون.
قبل وقت طويل من إمساك البشر بالوقود الأحفوري ، تعلمنا كيفية تسخير قوة الماء للقيام بالعمل. كانت أنهار تشغل طواحين من الدقيق المطحون ، أو منشار قطع الأخشاب ، أو من نسج الأنفاق التي حولت الألياف إلى منسوجات. أدركت الأجيال اللاحقة أنه يمكن استخدام الماء المتحرك لتشغيل التوربينات المولدة للكهرباء. لكن السدود التي أقيمت بتوربينات كهربائية منعت المجاري المائية ، مما يعرض النظم البيئية النهرية للخطر من أجل توصيل الكهرباء إلى المدن النامية.
فالأجهزة التي يجري تطويرها الآن في المملكة المتحدة والولايات المتحدة وأماكن أخرى تولد الكهرباء عن طريق استغلال حركة أمواج المحيط والمد والجزر أو الاختلافات في درجة حرارة المياه بين سطح المحيط وأعماقه. إن هذا القطاع ناضج بالوعد ، ولكن من أجل الوصول إلى إمكانياته ، يجب على المهندسين ورجال الأعمال وصانعي السياسات الذين يعملون على إفراز الكهرباء الخالية من الكربون من نقل الماء والتدرجات الحرارية التغلب على الحواجز التنظيمية والمالية الهائلة.
الطاقة من المياه لديها امكانات كبيرة
تشير تقديرات الحكومة والأكاديمية إلى أن الطاقة المتجددة البحرية يمكن أن توفر حصة كبيرة من الكهرباء المستخدمة في المناطق الساحليةالمنتوجات المائية المائية أو تحويل الطاقة الحرارية للمحيطات غالبًا ما تشير إلى أن التقنيات توفر الكهرباء التي يمكن الاعتماد عليها وفي المكان المناسب. بعد كل شيء ، يمكن التنبؤ بالموجات والمد والجزر. ويميل البشر إلى التجمع بالقرب من الماء: ما يقرب من 40 في المئة من الأمريكيين يعيش في المقاطعات مباشرة على الشاطئ ، و أكثر من نصف سكان العالم يعيش ضمن 125 من الأميال.
تشير تقديرات الحكومة والأكاديمية إلى أن الطاقة المتجددة البحرية يمكن أن توفر حصة كبيرة من الكهرباء المستخدمة في المناطق الساحلية. ووجدت التقييمات التي أجرتها وزارة الطاقة الأمريكية أن "الحد الأقصى للتوليد الكهربائي النظري" الذي يمكن إنتاجه من الأمواج والمد والجزر والتيارات النهرية والتدرجات الحرارية للمحيطات في مياه الولايات المتحدة 2,116 terawatt-hours سنويًا و / أو أكثر قليلا من نصف الكهرباء المستهلكة في البلاد كل عام. واحد TWh من الكهرباء يمكن أن قوة منازل 85,000. وفقا لهيئة كاليفورنيا للطاقة ، فإن إمكانات توليد طاقة الأمواج المستغلة في المحيط هي قدرة الدولة حول 7,400 ميجاواتأي ما يعادل 17 في المئة من حمولة الذروة التي تديرها المشغل الشبكة كاليفورنيا في السنوات الأخيرة.
الأبحاث التي نشرها مهندسون من جامعة أكسفورد وجامعة إدنبره في يناير 2014 وجدت أن التوربينات المدية وضعت في بنتلاند فيرث ، وهو امتداد ضيق من المياه التي تفصل الساحل الشمالي لولاية اسكتلندا من جزر أوركني ، توليد 43 في المئة من الكهرباء في اسكتلندا. وفقا ل RenewableUK، وهي جمعية تجارية ، وإمكانيات طاقة الأمواج في المياه البريطانية والأيرلندية هي 840 TWh سنويًا ، أي ما يعادل نصف إجمالي موارد طاقة الأمواج الأوروبية وحوالي مرتين ونصف المرة من الطلب الحالي على الكهرباء في المملكة المتحدة.
المتجددة البحرية هي صناعة سريعة النمو
في طاقة المحيط لوحة عقد في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، كلية الحقوق في سبتمبر 2012 ، بيل تومان ، ثم مدير مشروع في قسم أنظمة المحيطات والبحرية لشركة Science Applications International Corporation ، وأشار إلى ازدهار الابتكار في هذا القطاع. وقدر تومان ، الذي أصبح الآن مديراً لشركة Pacific Marine Renewables ، أن بعض تكنولوجيات الطاقة البحرية المتجددة 80 قيد التطوير في جميع أنحاء العالم ، مع وجود نحو 12 في مرحلة النضج.
يقول بول جاكوبسون ، قائد الطاقة في المحيط بمعهد أبحاث الطاقة الكهربائية: "إنها تتقدم بمعدل أسرع من الريح التي كانت عليها 30 منذ سنوات". يقول جاكوبسون إنه لا يعتقد أن صناعة الطاقة المتجددة البحرية ستحتاج إلى سنوات 30 للوصول إلى قطاع الرياح اليوم لأن هندسة التصميم تقدمت كثيرًا في السنوات الأخيرة.
في 2012 قامت شركة Verdant Power بتركيب توربينات ضخمة تحت سطح النهر الشرقي لمدينة نيويورك لتحويل طاقة المد والجزر إلى طاقة كهربائية. الصورة مجاملة من Verdant Power، Inc.
حصلت مجموعة من المطورين في المملكة المتحدة والولايات المتحدة والصين على موافقة أو توقيع صفقات لبناء مشاريع تجارية. في سبتمبر 2013 الحكومة الاسكتلندية أعطى المضي قدما لبناء المرحلة الأولى من 398 ميجاوات MeyGen مشروع طاقة المد والجزر. من المقرر أن يتم تركيب التوربينات الستة الأولى في بنتلاند فيرث الأسكتلندية في 2015.
في كانون الثاني (يناير) ، حصلت شركة "فيدانت باور" على أول ترخيص تجاري لمشروع طاقة مدية في الولايات المتحدة. وأجازت اللجنة الفدرالية لتنظيم الطاقة "فيردان" بتركيب ما يصل إلى توربينات 2012 بقدرة مشتركة تتجاوز 30 MW في نهر إيست في نيويورك لالتقاط طاقة الماء تتحرك مع المد والجزر. خلال مرحلة المظاهرة ، و مشروع تسليم 70 ميجاوات ساعة من الكهرباء إلى اثنين من العملاء في مدينة نيويورك.
يقول دين كورين ، مدير التقنية البحرية الحالية مع شركة فيردان ، إن الشركة تخطط لتركيب الجيل الجديد من التوربينات التجارية ، Gen5 ، في الموقع. ويقول إن الدعم المالي من وزارة الطاقة سوف يتيح اختبار المكونات الرئيسية - الصلب وعلبة التروس والشفرات - خلال العام المقبل لتحديد مدى موثوقية التوربينات الجديدة تحت الماء. يجب أن تكون أول توربينات Gen5 في East River في 2015.
في أكتوبر 2013 ، لوكهيد مارتن وقعت عقدا لبناء أكبر محطة للطاقة الكهربائية الحرارية في العالم ، وهي منشأة 10 MW من المرجح أن يتم بناؤها في جنوب الصين. تخطط شركة لوكهيد لبناء نظام مغلق الدائرة يستخدم الحرارة من المياه السطحية الدافئة لتحويل الأمونيا ، التي لديها نقطة غليان منخفضة ، إلى غاز يستخدم لتشغيل توربين بخاري. ثم يتم استخدام الماء البارد العميق تحت السطح لتحويل البخار إلى سائل.
دان هيلر ، نائب الرئيس للمشروعات الجديدة في شركة لوكهيد ميشن للأنظمة والتدريب ، رويترز في الوقت الذي خططت فيه لوكهيد لبدء العمل على تصميم 100 MW أثناء سير المشروع ومن المتوقع أن تكون قادرة على بدء تسويق إصدارات 100 MW و 10 MW على مستوى العالم في حوالي خمس سنوات.
التحديات التنظيمية والقيود الفنية
حتى مع التقدم التكنولوجي ، يتفق خبراء الصناعة والخبراء الحكوميين على أنه يجب التغلب على العقبات الكبيرة إذا كانت الكهرباء المولدة من تقنيات الطاقة البحرية المتجددة هي التنافس على الأسعار في أي وقت قريب باستخدام الطاقة من الوقود الأحفوري أو من مصادر أكثر نضجًا للطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وطاقة الرياح. الطاقة الحرارية الأرضية. وفقا لماكس كاركاس ، الاتصال الخارجي لمركز الطاقة البحرية الأوروبي ، تكاليف الطاقة البحرية 0.42 دولارًا إلى 0.50 لكل كيلوواط ساعي اليوم، أكثر من مرتين متوسط سعر الكهرباء من مزارع الرياح البحرية.
وقد جعلت التحديات التنظيمية والقيود التقنية من بناء المشاريع الحرارية الموجة والمد والجزر والمحيط الحراري صعبة. في أغسطس 2012 ، تلقت شركة Ocean Power Technologies أول ترخيص من الهيئة الفيدرالية لتنظيم الطاقة لمحطة طاقة موجية في الولايات المتحدة ، وذلك لوجود مجموعة من أجهزة 1.5 MW قبالة رييدسبورت ، أوريغون ، الساحل. بعد سنة، في أوريغون وذكرت أن العقبات التنظيمية والتقنية قد أوقفت المشروع وأن "OPT تقدم الآن وعودًا غامضة لاختبار العوامة الأولى في مياه ولاية أوريغون في موعد لا يتجاوز 2016".
يجد مطورو المشاريع ، وكثير منهم شركات ناشئة ، صعوبة في البقاء مالياً أثناء عملهم للحصول على التصاريح المطلوبة.
التأخير لم يقتصر على الولايات المتحدة موجة المحور، تم الانتهاء من منصة اختبار الطاقة المتجددة البحرية الموجودة في قاع البحر 10 miles قبالة كورنوال والمملكة المتحدة والساحل ومتصلة بالشبكة البرية عبر كابل تحت سطح البحر في 2010 ولكن لم تستخدم بعد. كانت شركة OceanEnergy ، وهي شركة طاقة إيرلندية للطاقة ، قد خططت لنشرها عمر الفاروق العوامة في الموقع بنهاية 2012. في ديسمبر 2013 ، Wave Hub أعلن شركة طاقة الأمواج Seatricity خطط لتطوير مجموعة 10 MW في الموقع على مدى العامين المقبلين.
"كانت السنوات الخمس الماضية وحشية للغاية بالنسبة للمطورين في محاولة وضع الموجات المحيطية ، ومشاريع المد والجزر والهجين موجة الرياح" ، وقال المحيط الهادئ البحرية المتجددة "تومان في تجمع 2012 بيركلي. يجد مطورو المشاريع ، وكثير منهم شركات ناشئة ، صعوبة في البقاء مالياً أثناء عملهم للحصول على التصاريح المطلوبة.
"الكثير من المهندسين الذين أرادوا وضع شيء ما في الماء ، بمجرد أن حصلوا على لمحة من الإطار التنظيمي ، ذهبوا أعينهم وقرروا ،" حسنا ، أنا بحاجة إلى الكثير من المال ، وأنا وقالت لورا إنجمان ، وهي مديرة مشروع في مجلس حماية المحيط في كاليفورنيا ، لنفس اللجنة: "سوف أحتاج إلى التحدث إلى المزيد من الاستشاريين الذين يعرفون شيئاً عن هذا".
وأضاف إنجمان أن التحدي أمام المنظمين هو "موازنة الفرص للاختبار مع توفير الاحتياطات البيئية الضرورية. مطورو الصناعة محدودة ماليا. غالبًا ما يكون ذلك بمثابة عقبة كبيرة أمامهم لتطوير نوع من المعلومات الأساسية التي تتطلبها معظم الوكالات التي تسمح بذلك. "
يقول جاكوبسون من EPRI: "لأن هذه هي تقنيات جديدة يتم وضعها في بيئات لم يتم فيها هذا النوع من قبل ، فهناك الكثير من عدم اليقين البيئي". "تم عقد هذه الصناعة على مستوى عالٍ للغاية". وقد تم إعداد تقرير لمجلس كاليفورنيا لحماية المحيطات ولجنة كاليفورنيا للطاقة ، والذي تم نشره في شهر نوفمبر / تشرين الثاني 2008 ، حيث وجد أنه "من المتوقع حدوث عدد قليل من التأثيرات الرئيسية لتركيبات تحويل طاقة الأمواج على الطيور البحرية والثدييات". "لكن بيانات خط الأساس التي تم جمعها قبل وضع الأجهزة في المياه" ستكون حاسمة لتقييم تأثيرات ما بعد التثبيت. "وخلص المؤلفون إلى أنه" في حين تظل هناك قضايا تكنولوجية واقتصادية هامة ، فإن القضايا البيئية ، في هذه المرحلة ، تبدو قابلة للإدارة ".
قضية واحدة تهيمن تماما على هذا المشهد وتحد من معدل النمو ، وهذا هو توافر رأس المال. "- عميد كورين ، فيردان
ومع ذلك ، تبدو الأمور أفضل في الأفق. لمساعدة المطورين على التنقل في العملية التنظيمية ، نشر مجلس حماية المحيط في كاليفورنيا إرشادات السماح لمشاريع الطاقة المتجددة للمحيطات في ديسمبر 2011. وفي أغسطس 2013 ، قام أعضاء مجلس الشيوخ الأمريكي رون وايدن ، ديمقراطي-أور ، وليزا موركوفسكي ، جمهورية ألاسكا ، أدخلت قانون الطاقة المتجددة (Marine and Hydrokinetic Renewable Energy) من 2013 ، الذي من شأنه أن يعزز تطوير وتبسيط السماح للتكنولوجيات البحرية المتجددة. في يناير 20 ، 2014 ، أصدرت المفوضية الأوروبية خطوتين خطة عمل الطاقة الزرقاء حيث سيقوم الاتحاد الأوروبي في البداية بجمع أصحاب المصلحة لتحديد واقتراح حلول للتحديات التي تواجه صناعة الطاقة المتجددة البحرية ومن ثم تطوير خريطة طريق إستراتيجية بواسطة 2016 لتوجيه القطاع نحو التسويق.
تبين لنا المال
ثم هناك التمويل. "يجب أن نفهم أن قضية واحدة تهيمن تماما على هذا المشهد وتحد من معدل النمو ، وهذا هو توافر رأس المال" ، ويقول كوريان فيردانت باور. "بالنسبة إلى الطاقة الناشئة ، لم يعد رأس المال الاستثماري موجودًا بعد الآن".
وقال تومان أمام جمهوره في بيركلي: "هناك الكثير من الأشياء الموجية التي لا تزال مبكرة للغاية حتى لرأس المال المغامر". "لقد قدر أن تكلفة 100 مليون دولار تقريبًا تذهب من فوط الكوكتيل إلى جهاز الموجة التجاري. هذا مبلغ مخيف من رأس المال ليطلب من مختررك في المرآب أن يأتي. "
شركة PowerBuoy من شركة Ocean Power Technologies تصنع الكهرباء بينما تشق طريقها في البحار المتقلبة قبالة ساحل اسكتلندا. الصورة مجاملة لشركة Ocean Power Technologies، Inc.
عندما تكون الطاقة البحرية موضوعة في جذورها ، غالباً ما يكون ذلك بفضل التدخل الحكومي.
"هذا هو السبب في أن أوروبا تأكل طعام الغداء لدينا" ، يقول كوريان. "لدى حكومتنا الآن فلسفة - على الأقل نصفها لديها الفلسفة - أن الحكومة لا ينبغي أن تفعل أي شيء".
يعترف المؤيدون بأهمية المساعدة الحكومية المقدمة للصناعة - ولكنهم يرغبون فقط في وجود المزيد منها. يقول كورن: "منذ انتخاب الرئيس أوباما ، أعادت وزارة الطاقة تشكيل برنامج الطاقة الكهرومائية ، كما التزمت أيضًا بالطاقة البحرية المتجددة ، سواء من حيث المد والجزر أو الأمواج" ، لكن ما زال الأمر بعيدًا جدًا عن المكان الذي يجب أن يحدث فيه بالفعل. نريد أن نكون لاعبين رئيسيين في الصناعة العالمية. "
يلاحظ جاكوبسون من معهد EPRI أن وزارة الطاقة قامت برعاية موارد الطاقة البحرية المتجددة والتقييمات البيئية (قادت EPRI عمليات تقييم الموجة والنهر) ، وتطوير تكنولوجيا المكونات ، وتطوير المشروع.
تقول كورين: "لقد كان دعم عقود وزارة الطاقة مفيدًا للغاية." ويقول: "لقد كانت ولاية نيويورك مفيدة بشكل لا يصدق منذ" 80s ". واعترفت وزارة الطاقة بأنها ضرورية لتعزيز حصة التكلفة في منحها لمطابقة ما عرضته الدول الأخرى. قبل ذلك ، جاءت العقود مع حصة تكلفة 50 / 50 ؛ الآن ، يمكن أن تأتي العقود مع حصة تكلفة 80 / 20. في أغسطس 2013 ، DOE منحت $ 16 مليون دولار لتعزيز مشاريع 17 التي تلتقط الطاقة من الأمواج والمد والجزر والتيارات.
المتجددة البحرية لديها مستقبل مشرق
ويتفق مؤيدو الصناعة على أن مصادر الطاقة المتجددة البحرية لديها مستقبل مشرق حتى لو تحركت على المدى القريب بسرعة أكبر خارج الولايات المتحدة. وتقول كوري إن هذا سيعني على الأرجح أن معظم الشركات التي مقرها الولايات المتحدة ستتحرك في الخارج. ويقول: "إما أوروبا ، وخاصة المملكة المتحدة واسكتلندا ، أو كوريا الجنوبية" ، مضيفًا أن فيردان لديها بالفعل شركة في إنجلترا. "لقد كنا في محادثات مع الصين. هذه بلدان لديها موارد مهمة والتزامات مهمة للاستثمار في التكنولوجيا لتحقيق ذلك.
في حديث بيركلي ، وافق تومان على ذلك قائلاً: "إن الموجة والمد والجزر تسير كالقوة الكبرى في أوروبا ، وخاصة المملكة المتحدة واسكتلندا. أرى أن هاجر هنا إلى الولايات المتحدة ينظرون إلى سوق كاليفورنيا كنوع من الكأس المقدسة. قد نكون في فترة بطيئة في الوقت الحالي ، لكني أرى الجهود الأوروبية التي تسعى إلى استعمارنا ".
الخبراء مقتنعون بأن الطاقة المتجددة البحرية ستصبح أكثر تنافسية بمرور الوقت مع نضوج التكنولوجيا ما يقرب من اثني عشر أجهزة الطاقة البحرية تعمل في المواقع التي تديرها المركز الأوروبي للطاقة البحرية، مركز اختبار متصل بالشبكة في جزر أوركني في اسكتلندا تأسست في 2003. تم اختبار المزيد من أجهزة طاقة الأمواج والمد والجزر في منشأة 59 مليون دولار - تم تمويلها بتمويل من الحكومتين الاسكتلندية والمملكة المتحدة والاتحاد الأوروبي ، ولكنها تدعم نفسها منذ 2011 - أكثر من أي موقع آخر في العالم. وفقا للمفوضية الأوروبيةبعض مشاريع الطاقة المتجددة البحرية 2 GW في طور الإعداد في أوروبا.
الخبراء مقتنعون بأن الطاقة المتجددة البحرية ستصبح أكثر تنافسية بمرور الوقت مع نضج التكنولوجيا. وقال تومان: "هناك الكثير من المجازر بين المشاريع الأولى". ومع ذلك ، تم اكتساب قدر كبير من الخبرة. سوف تستفيد المشاريع اللاحقة من العمل الشاق العظيم الذي أنجزته هذه المشاريع السابقة ".
"هذه ليست أرخص طريقة لتوليد الكهرباء في الوقت الحالي" ، كما يقول جاكوبسون. "إذا لم يكن هناك شكل من أشكال الطلب على الطاقة المتجددة ، فمن الأصعب بكثير جعل التمويل يعمل على تطوير التكنولوجيا إلى درجة أنه يمكن أن تكون التكلفة تنافسية على الطريق". سياسات مثل تعريفة التعريفة التي تمت الموافقة عليها مؤخرًا في نوفا سكوتيا بالنسبة لمشاريع طاقة المد والجزر ضرورية ، كما يقول ، لتوسيع نطاق الصناعة.
الكتابة في مدونة المركز الأوروبي للطاقة البحرية ، Carcas يتوقع"ليس من غير المتصور أنه بمجرد تركيب أول 1,000 [MW] من مصادر الطاقة المتجددة البحرية (أي ما يعادل محطة طاقة تقليدية واحدة) ، يمكن مشابهًا للرياح البحرية. "
"هذه الصناعة لديها مستقبل. يقول كورين: "ستكون قطعة صغيرة ولكنها مهمة من اللغز لتجميع كل المصادر التي نحتاجها والتي هي في نهاية الأشياء الأكثر استدامة". "لديها مستقبل مشرق."
ظهر هذا المقال أصلا على ensia
نبذة عن الكاتب
جاستن غيرديس صحفي مستقل في منطقة خليج سان فرانسيسكو متخصص في الطاقة وتغير المناخ. وقد ظهر عمله في الجارديان ، ييل البيئة 360 ، Forbes.com، MotherJones.com، Smithsonian.com، Chinadialogue، ال المسيحية مراقبة العلوم و GreenBiz.com ، من بين أمور أخرى.
أوصى كتاب:
كيفية تغيير العالم: رجال الأعمال الاجتماعية وقوة الأفكار الجديدة ، الطبعة المحدثة
ديفيد بورنشتاين.
نشرت في أكثر من عشرين دولة، كيف تغير العالم أصبح الكتاب المقدس لريادة الأعمال الاجتماعية. وهو يبرز الرجال والنساء من جميع أنحاء العالم الذين وجدوا حلولاً مبتكرة لمجموعة واسعة من المشاكل الاجتماعية والاقتصادية. وسواء كانوا يعملون من أجل توصيل الطاقة الشمسية إلى القرويين البرازيليين ، أو تحسين الوصول إلى الكلية في الولايات المتحدة ، يقدم رواد الأعمال الاجتماعيون حلولاً رائدة تُغير حياة الناس.
اضغط هنا لمزيد من المعلومات و / أو لطلب هذا الكتاب على الأمازون.
