潮汐能的水域測試

潮汐能可能註定在美國能源結構中仍然是一個小眾角色,但這種低碳能源有一個優於風能和太陽能的關鍵優勢——它像月相一樣可靠


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西雅圖 – 億萬年來,強大的潮汐在普吉特海灣洶湧澎湃,在其峰值時以每秒 11 英尺的速度猛烈衝擊,像月相一樣可預測。

當地一家公用事業公司希望在三年後開始將一部分原始能量轉化為電力,這是利用潮汐為遠離鹹空氣氣味的家庭和企業供電的日益增長的努力的一部分。

斯諾霍米什縣公用事業區的試點專案規模很小——兩臺渦輪機總容量為 500 千瓦,平均輸出功率為 50 千瓦——對於美國能源結構的所有弊病來說,這 hardly 是靈丹妙藥。 但潮汐能作為華盛頓州、緬因州和阿拉斯加州可再生替代能源的小眾供應商,正日益受到關注。 有人說,潮汐有潛力照亮全國百分之五的家庭——近九吉瓦的發電功率。

隨著風能和太陽能越來越被視為美國可行的商業能源替代品,投資者和公用事業公司似乎也更願意真正測試潮汐能的水域。

“人們逐漸認識到,多樣化的可再生能源資源組合將取代化石燃料,”為總部位於緬因州的海洋可再生能源公司指導阿拉斯加潮汐能專案的蒙蒂·沃辛頓說。“為了在新興的海洋可再生能源市場中佔據一席之地,現在是[美國]投資的時候了。”

為此,今年秋季早些時候,為西雅圖北部 32 萬客戶提供服務的斯諾霍米什縣公用事業公司獲得了能源部的一項撥款,該撥款涵蓋了其 2000 萬美元潮汐能試點專案一半的成本。 兩臺 30 英尺高的渦輪機將在奧林匹克半島和華盛比島之間的海軍部入口狹窄的潮汐通道中,在水面下 200 英尺處執行。 該公用事業公司表示,當完全開發後,普吉特海灣專案可以為數萬戶家庭供電。

潮汐能仍然是一項新興技術,仍在很大程度上處於開發階段。 但對於斯諾霍米什公共事業區來說,與相對更先進的可再生能源(如風能和太陽能)相比,它具有幾個優勢,該公用事業公司高階能源資源開發經理克雷格·科勒說。

“太陽能在西北地區尚不具有經濟競爭力,”他說。“鑑於風能的輸電和併網挑戰,我們更希望增加更可預測的——並且可能更本地化的——資源,例如潮汐能和地熱能。”

科勒說,氣候變化和能源安全擔憂是潮汐能的主要驅動因素。 對沖未來可能徵收的碳稅的願望使其更具吸引力。

普吉特海灣倡議是太平洋西北地區公用事業公司首次啟動的。 近年來,潮汐能在歐洲和加拿大取得了進展,並且在美國國內越來越受到關注。 海洋可再生能源公司正在緬因州測試一臺渦輪機,並計劃在阿拉斯加州的庫克灣開展一個專案,該海灣擁有世界第二高的潮差。

技術障礙仍然是一個巨大的問題。 過去十年,太陽能和風能在技術上取得了長足的進步。 但至少在美國,潮汐能可以說只是在過去五年才受到重視。 雖然它可能永遠不會像風能和太陽能那樣普及,但它更可預測——對於尋求無碳基本負荷發電能力的公用事業公司來說,這是一個非常理想的特性。

從基本層面來看,潮汐渦輪機的工作原理與風力渦輪機基本相同。 潮汐流而不是風力轉動渦輪機,將運動的海水的動能轉化為電能。 然而,儘管前景廣闊,但今天全球執行的潮汐渦輪機專案不到十幾個,而且很少有相似之處。

“這與風力渦輪機的情況非常不同,在風力渦輪機的情況下,任何距離的非專業人士都無法區分一家公司的渦輪機與另一家公司的渦輪機,”電力研究所海洋能源負責人保羅·雅各布森說。

科勒說,潮汐能技術也在快速變化,因此從一開始就建造完整的潮汐渦輪機農場是沒有意義的,而應在短期內適應技術創新。

西雅圖華盛頓大學的機械工程師布賴恩·波拉吉補充說:“隨著行業的成熟,應該可以設計出既高效又堅固的渦輪機,但我們仍處於學習階段。”

科勒說,美國在所有可再生能源方面都落後於歐洲,潮汐能也不例外。 這種情況正在改變。

除了公用事業公司之外,海洋可再生能源公司等初創公司現在也參與進來,他們心照不宣地理解,即使潮汐能的潛力有限,它仍然可以盈利。

今年,海洋可再生能源公司開始在緬因州的科布斯庫克灣和西航道測試潮汐系統。 該公司聲稱,在十年內,僅在緬因州,潮汐能就可以成為一個價值十億美元的產業,既能發電又能創造數百個就業崗位。

該公司還計劃於 2012 年為阿拉斯加州庫克灣開展一個試點專案,並開展後續商業專案,該專案有可能滿足該州大部分電網百分之十的能源需求。

專家表示,國內的興趣如此之大,以至於美國潮汐能市場可能會在幾年內超越歐洲。

英國海洋潮流渦輪機有限公司技術總監彼得·弗蘭克爾說:“這項技術在北美的發展速度可能比歐洲快得多,我們在歐洲出了名的厭惡風險且行動遲緩。”

事實上,上個月,英國政府撤回了對塞文河口一項價值 240 億美元的潮汐能專案的支援,該專案本可以產生英國百分之五的電力。

該專案是世界上最雄心勃勃的可再生能源專案之一,但最近的一項評估估計該專案的真實成本接近 540 億美元。 環保主義者也批評該專案破壞了數千只鳥類使用的沼澤和泥灘。 英國政府表示,它無法為如此高風險、高成本的專案辯護,儘管私人支持者已誓言在沒有政府支援的情況下繼續推進。

隨著潮汐能產業的發展,環境危害仍然是一個主要問題,美國監管機構要求進行測試,以確保此類渦輪機不會對海洋生物構成威脅。 但是,渦輪機的水下聲學是否會損害海洋生物,以及魚類和海洋哺乳動物可能如何與渦輪機的轉子相互作用,這些仍然是懸而未決的問題。

科勒說:“一些資料[正在]開始慢慢滲入進來,這些努力都沒有顯示出對海洋棲息地或哺乳動物的任何不利影響。”

斯諾霍米什縣公用事業公司表示,為普吉特海灣設計的渦輪機沒有外露的葉片尖端,以低速執行,不需要機械潤滑或海底鑽探,並且設計為不擾亂海底。

儘管如此,海軍部入口是幾種瀕危物種的十字路口,其中包括三種石魚、斯特拉海獅和虎鯨。

美國國家海洋和大氣管理局漁業生物學家基思·柯肯德爾說:“沒有已發表的研究,所以我們只是不知道會對海洋生物產生什麼影響。”

但興趣是存在的。 能源部正在起草其首份全國潮汐能資源評估報告。 究竟有多少潛在能源尚在爭論之中。

英國的弗蘭克爾說,儘管存在不確定性,但值得追求。

他說:“沒有人真正可靠地瞭解潮汐能的全球潛力。”

“它足夠大,可以證明開發技術的合理性,但它不是取代化石燃料的靈丹妙藥。”

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