Морская энергия или морская мощность (также иногда называют энергией океана , мощностью океана , или морские и гидрокинетической энергией ) относится к энергии , переносимой океанских волны , приливы , соленость и перепадам температур океана . Движение воды в Мировом океане создает огромный запас кинетической энергии или энергии движения. Часть этой энергии можно использовать для производства электроэнергии для домов, транспорта и промышленности.
Термин «морская энергия» охватывает как мощность волн, то есть мощность поверхностных волн, так и приливную энергию, то есть получаемую из кинетической энергии больших движущихся водоемов. Оффшорная ветровая энергия не является формой морской энергии, поскольку энергия ветра получается из ветра , даже если ветряные турбины размещены над водой.
В океанах есть огромное количество энергии , и близко ко многим , если не большинство концентрированных населений. Энергия океана обладает потенциалом обеспечения значительного количества новой возобновляемой энергии по всему миру. [1]
Глобальный потенциал
Существует потенциал для выработки 20 000–80 000 тераватт-часов в год (ТВт-ч / год) электроэнергии, вырабатываемой в результате изменений температуры океана, содержания соли, движения приливов, течений, волн и волн [2]
Форма | Годовая генерация |
---|---|
Энергия приливов | > 300 ТВт / лет |
Мощность морского тока | > 800 ТВт / лет |
Осмотическая мощность Градиент солености | 2,000 ТВт |
Тепловая энергия океана Температурный градиент | 10 000 ТВт |
Волновая энергия | 8,000–80,000 ТВр |
Источник: IEA-OES, Annual Report 2007 [3]. |
Индонезия как страна-архипелаг, три четверти площади которой составляют океан, имеет 49 ГВт признанной потенциальной энергии океана и 727 ГВт теоретической потенциальной энергии океана. [4]
Формы энергии океана
Возобновляемый
Океаны представляют собой обширный и в значительной степени неиспользованный источник энергии в виде поверхностных волн, потоков жидкости, градиентов солености и термиков.
Морская и гидрокинетическая (MHK) или морская энергетика в американских и международных водах включает проекты с использованием следующих устройств:
- Преобразователи мощности волн на открытых прибрежных территориях со значительными волнами;
- Приливные турбины, размещенные в прибрежных и устьевых районах;
- Приточные турбины на быстротекущих реках;
- Турбины океанских течений в районах сильных морских течений;
- Преобразователи тепловой энергии океана в глубоких тропических водах.
Мощность морского тока
Сильные океанские течения возникают в результате сочетания температуры, ветра, солености, батиметрии и вращения Земли. Солнце действует как основная движущая сила, вызывая ветры и перепады температур. Поскольку есть только небольшие колебания скорости течения и местоположения потока без изменения направления, океанские течения могут быть подходящими местами для развертывания устройств для извлечения энергии, таких как турбины.
Океанские течения играют важную роль в определении климата во многих регионах мира. Хотя мало что известно о последствиях удаления энергии течений океана, влияние удаления текущей энергии на окружающую среду в дальней зоне может быть серьезной экологической проблемой. Типичные проблемы турбины, связанные с ударами лопастей, запутыванием морских организмов и акустическими эффектами, все еще существуют; однако они могут быть увеличены из-за присутствия более разнообразных популяций морских организмов, использующих океанические течения для миграции. Местоположение может находиться дальше от берега, и поэтому требуются более длинные силовые кабели, которые могут влиять на морскую среду из-за электромагнитного выхода. [5]
Осмотическая сила
В устье рек, где пресная вода смешивается с соленой водой, энергия, связанная с градиентом солености, может быть использована с помощью процесса обратного осмоса с замедленным давлением и связанных технологий преобразования. Другая система основана на использовании пресноводного апвеллинга через турбину, погруженную в морскую воду, и система, включающая электрохимические реакции, также находится в стадии разработки.
Значительные исследования проводились с 1975 по 1985 год и дали различные результаты относительно экономии заводов PRO и RED. Важно отметить, что мелкомасштабные исследования выработки соленой энергии проводятся в других странах, таких как Япония, Израиль и США. В Европе исследования сосредоточены в Норвегии и Нидерландах, в обоих местах проходят испытания маленькие пилоты. Энергия градиента солености - это энергия, доступная за счет разницы в концентрации соли между пресной и соленой водой. Этот источник энергии непросто понять, поскольку он не встречается в природе напрямую в виде тепла, водопадов, ветра, волн или излучения. [6]
Тепловая энергия океана
Вода обычно различается по температуре от поверхности, нагретой прямым солнечным светом, до больших глубин, куда солнечный свет не может проникнуть. Эта разница является наибольшей в тропических водах, что делает эту технологию наиболее применимой в водной среде. Жидкость часто испаряется для привода турбины, которая может вырабатывать электричество или производить опресненную воду. Системы могут быть как с открытым, так и с закрытым циклом или гибридными. [7]
Приливная сила
Энергия от движущихся масс воды - популярный вид гидроэнергетики . Приливная выработка электроэнергии включает в себя три основных форм, а именно: приливная энергия потока , энергия приливов и отливы заграждения и динамическая энергия приливов и отливов .
Мощность волны
Солнечная энергия от Солнца создает перепады температур, в результате чего возникает ветер. Взаимодействие ветра и поверхности воды создает волны, которые тем больше, чем больше расстояние, на которое они могут накапливаться. Потенциал энергии волн максимален между 30 ° и 60 ° широты в обоих полушариях на западном побережье из-за глобального направления ветра. При оценке энергии волн как типа технологии важно различать четыре наиболее распространенных подхода: точечные поглотительные буи , поверхностные аттенюаторы , колеблющиеся водяные столбы и устройства перекрытия . [8]
Сектор волновой энергетики приближается к важной вехе в развитии отрасли, и предпринимаются позитивные шаги в направлении коммерческой жизнеспособности. Более продвинутые разработчики устройств теперь выходят за рамки демонстрационных устройств с единичным блоком и переходят к разработке массивов и многомегаваттным проектам. [9] Поддержка крупных коммунальных компаний теперь проявляется через партнерство в процессе развития, открывая дополнительные инвестиции и, в некоторых случаях, международное сотрудничество.
На упрощенном уровне технологии волновой энергии могут быть расположены на берегу и на море. Преобразователи волновой энергии также могут быть спроектированы для работы в условиях определенной глубины воды: глубокая вода, промежуточная вода или мелководье. Основная конструкция устройства будет зависеть от местоположения устройства и предполагаемых характеристик ресурса.
Невозобновляемый
Нефть и природный газ под дном океана также иногда считаются формой энергии океана. Инженер океана направляет все этапы обнаружения , извлечения и доставки нефти на шельфе (через нефтеналивные танкеры и трубопроводы ,) сложную и трудную задачу. Также центральное значение имеет разработка новых методов защиты морской флоры и фауны и прибрежных районов от нежелательных побочных эффектов морской добычи нефти.
Развитие морской энергетики
Великобритания лидирует в производстве энергии волн и приливов (морской). Первый в мире испытательный центр морской энергии был основан в 2003 году, чтобы дать толчок развитию морской энергетической отрасли в Великобритании. Европейский центр морской энергии (EMEC), расположенный в Оркнейских островах, Шотландия, поддержал развертывание большего количества устройств для работы с волновой и приливной энергией, чем на любом другом месте в мире. Центр был основан на финансирование около 36 миллионов фунтов стерлингов от правительства Шотландии, Highlands and Islands Enterprise, Carbon Trust, правительства Великобритании, Scottish Enterprise, Европейского Союза и Совета Оркнейских островов и является единственным аккредитованным центром испытаний волн и приливов для проведения испытаний. морские возобновляемые источники энергии в мире, подходящие для одновременного тестирования нескольких полномасштабных устройств в некоторых из самых суровых погодных условий при производстве электроэнергии в национальную сеть.
Среди клиентов, прошедших тестирование в центре: Aquamarine Power, AW Energy, Pelamis Wave Power, Seatricity, ScottishPower Renewables и Wello на сайте wave, а также Alstom (ранее Tidal Generation Ltd), ANDRITZ HYDRO Hammerfest, Kawasaki Heavy Industries, Magallanes, Nautricity, Откройте Hydro, Scotrenewables Tidal Power и Voith на приливном участке.
Возглавляя проект FORESEA (Финансирование возобновляемых источников энергии в океане через стратегические европейские действия) стоимостью 11 млн евро, который предоставляет финансовую поддержку разработчикам технологий океанской энергетики для доступа к ведущим в мире испытательным объектам океанической энергии в Европе, EMEC будет приветствовать ряд клиентов, работающих с волнами и приливами, к их трубопроводу. для тестирования на месте.
Помимо тестирования устройств, EMEC также предоставляет широкий спектр консультационных и исследовательских услуг и тесно сотрудничает с Marine Scotland, чтобы упростить процесс согласования для разработчиков морской энергетики. EMEC находится в авангарде разработки международных стандартов морской энергетики и создает альянсы с другими странами, экспортируя свои знания по всему миру, чтобы стимулировать развитие мировой индустрии возобновляемых источников энергии для морской среды. [10]
Воздействие на окружающую среду
Общие экологические проблемы, связанные с развитием морской энергетики, включают:
- риск столкновения с морскими млекопитающими и рыбами лопастями приливных турбин [11]
- воздействие ЭМП и подводного шума от работающих морских энергетических устройств [12]
- физическое присутствие морских энергетических проектов и их потенциал для изменения поведения морских млекопитающих, рыб и морских птиц с привлечением или избеганием
- потенциальное воздействие на морскую среду ближнего и дальнего поля и такие процессы, как перенос наносов и качество воды [13]
База данных Tethys обеспечивает доступ к научной литературе и общей информации о потенциальном воздействии морской энергии на окружающую среду. [14]
Смотрите также
- Сбор энергии
- Гидроэнергетика
- Мощность морского тока
- Возобновляемая энергия
- Коммерциализация возобновляемой энергии
Рекомендации
- ^ Carbon Trust, Future Marine Energy. Результаты конкурса «Морская энергия»: конкурентоспособность затрат и рост энергии волн и приливов , январь 2006 г.
- ^ «Океан - потенциал» . Международное энергетическое агентство (МЭА) . Архивировано из оригинального 22 мая 2015 года . Проверено 8 августа +2016 .
- ^ «Осуществление соглашения по энергетическим системам океана (IEA-OES), Годовой отчет 2007» (PDF) . Международное энергетическое агентство, Йохен Бард ISET . 2007. с. 5. Архивировано из оригинального (PDF) 1 июля 2015 года . Проверено 9 февраля +2016 .
- ^ «Энергия Индонезийского океана» . Indopos.co.id . Архивировано из оригинального 2 -го февраля 2014 года . Проверено 5 апреля 2018 года .
- ^ «Тетис» .
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинального 24 сентября 2015 года . Проверено 20 февраля 2014 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ «Тетис» .
- ^ «Тетис» .
- ^ http://www.oceanenergy-europe.eu/
- ^ http://www.emec.org.uk/
- ^ «Динамическое устройство - Тетис» . tethys.pnnl.gov . Проверено 5 апреля 2018 года .
- ^ «ЭДС - Тетис» . tethys.pnnl.gov . Проверено 5 апреля 2018 года .
- ^ «Тетис» .
- ^ «Тетис» . Архивировано из оригинального 10 ноября 2014 года.
дальнейшее чтение
- Омар Эллаббан, Хайтам Абу-Руб, Фреде Блаабьерг: Возобновляемые источники энергии: текущее состояние, перспективы на будущее и технологии, позволяющие использовать их. Возобновляемые и устойчивой энергетики Отзывы 39, (2014), 748-764, DOI : 10.1016 / j.rser.2014.07.113 .
Внешние ссылки
- Соглашение о реализации энергетических систем океана
- Европейская энергетическая ассоциация океана
- Европейский центр морской энергии (EMEC)
- Совет по энергии океана
- Британский центр исследований морской энергии SuperGen
- Марин Энерджи Таймс, информационный сайт
- Тетис - Воздействие ветряной и морской возобновляемой энергии на окружающую среду