Teknologi yang memanfaatkan tenaga air yang bergerak atau perbezaan suhu
di lautan berjanji untuk menyampaikan bekalan elektrik yang bebas karbon.

Lama-lama sebelum manusia terkena bahan api fosil, kita belajar bagaimana memanfaatkan kuasa air untuk melakukan kerja. Sungai berlari kilang-kilang yang tepung terigu, menggerakan balak atau alat tenun yang mengubah serat menjadi tekstil. Generasi kemudian menyedari bahawa air bergerak juga boleh digunakan untuk menjadikan turbin penjanaan elektrik. Tetapi empangan yang dibina dengan turbin elektrik menghalang saluran air, menjejaskan ekosistem sungai untuk menyampaikan kuasa kepada bandar-bandar yang semakin meningkat.

Peranti yang sedang dibangun di United Kingdom, Amerika Syarikat dan di tempat lain menjana tenaga elektrik dengan mengetuk pergerakan ombak dan pasang lautan atau perbezaan suhu air di antara permukaan lautan dan kedalamannya. Sektor ini matang dengan janji, tetapi untuk mencapai potensi, para jurutera, usahawan dan pembuat dasar yang bekerja untuk merampas elektrik bebas karbon daripada memindahkan air dan kecerunan terma mesti mengatasi halangan dan halangan kewangan yang menggerunkan.

Tenaga Dari Air Memiliki Potensi Besar

Projek kerajaan dan akademik menganggarkan bahawa tenaga boleh diperbaharui marin boleh membekalkan sebahagian besar kuasa elektrik yang digunakan di kawasan pantaiProponen hidrokinetik laut atau penukaran tenaga terma lautan sering perhatikan bahawa teknologi menyampaikan bekalan elektrik yang boleh dipercayai dan di tempat yang betul. Lagipun, gelombang dan pasang surut boleh diramalkan. Dan manusia cenderung cluster berhampiran air: Hampir 40 peratus rakyat Amerika hidup di daerah-daerah secara langsung di tepi pantai, dan lebih daripada separuh penduduk dunia tinggal dalam jarak 125 km pantai.

Projek kerajaan dan akademik menganggarkan bahawa tenaga boleh diperbaharui marin boleh membekalkan sebahagian besar elektrik yang digunakan di kawasan pesisiran pantai. Penilaian yang ditugaskan oleh Jabatan Tenaga Amerika Syarikat mendapati bahawa "maksimum penjanaan elektrik teoritis" yang boleh dihasilkan daripada gelombang, arus pasang surut dan sungai, dan kecerunan terma lautan di perairan AS adalah 2,116 terawatt-jam setiap tahun, sedikit lebih separuh daripada tenaga elektrik yang digunakan di negara ini setiap tahun. Satu TWh elektrik boleh kuasa rumah 85,000. Menurut Suruhanjaya Tenaga California, potensi penjanaan tenaga gelombang laut dieksploitasikan adalah kira-kira 7,400 megawatt, bersamaan dengan peratus 17 beban puncak yang diuruskan oleh pengendali grid California beberapa tahun kebelakangan ini.

Penyelidikan yang diterbitkan oleh jurutera dari Universiti Oxford dan Universiti Edinburgh pada Januari 2014 mendapati bahawa turbin pasang surut yang ditempatkan di Pentland Firth, sempit air yang memisahkan pantai utara Scotland daratan dari Kepulauan Orkney, boleh menjana peratus 43 elektrik Scotland. Menurut RenewableUK, persatuan perdagangan, potensi tenaga gelombang di UK dan perairan Ireland adalah 840 TWh setiap tahun, bersamaan dengan separuh jumlah sumber tenaga gelombang Eropah dan hampir dua setengah kali permintaan elektrik semasa UK semasa.

Pembaharuan Marin Adakah Industri Perkembangan Cepat

Pada tenaga lautan panel yang diadakan di University of California, Berkeley, Sekolah Undang-undang pada bulan September 2012, Bill Toman, kemudian pengurus projek dengan bahagian Aplikasi Sains dan Antarabangsa Ocean Corporation dan Ocean Systems, mencatatkan inovasi dalam sektor ini. Toman, yang kini menjadi pengetua dengan Pacific Marine Renewables, menganggarkan bahawa beberapa teknologi tenaga boleh diperbaharui yang berlainan 80 sedang dikembangkan di seluruh dunia, dengan kira-kira sedozen pada peringkat matang.

"Ia maju pada kadar yang lebih cepat daripada angin adalah 30 tahun lalu," kata Paul Jacobson, pemimpin tenaga lautan dengan Institut Penyelidikan Tenaga Listrik. Jacobson mengatakan bahawa dia tidak percaya industri pembaharuan marin akan memerlukan 30 tahun untuk mencapai di mana sektor angin hari ini kerana kejuruteraan reka bentuk telah maju begitu banyak dalam beberapa tahun kebelakangan ini.

Dalam 2012 Verdant Power memasang turbin yang kuat di bawah permukaan Sungai Timur New York City untuk menjadikan tenaga pasang surut menjadi kuasa elektrik. Photo courtesy of Verdant Power, Inc.

Sejumlah pemaju di UK, AS dan China telah mendapat kelulusan untuk atau menandatangani perjanjian untuk membina projek komersial. Pada September 2013 kerajaan Scotland memberi laluan ke hadapan untuk pembinaan fasa pertama 398 MW MeyGen projek tenaga pasang surut. Turbin enam yang pertama dijadualkan dipasang di Pentland Firth Scotland di 2015.

Pada bulan Januari 2012, Verdant Power menerima lesen komersil pertama bagi projek tenaga pasang surut di Amerika Syarikat. Suruhanjaya Pengawalseliaan Tenaga Persekutuan memberi kuasa Verdant untuk memasang sehingga turbin 30 dengan kapasiti gabungan hanya lebih dari 1 MW di East River New York City untuk menangkap tenaga air yang bergerak dengan pasang surut. Semasa fasa demonstrasi, projek menyampaikan tenaga elektrik 70 megawatt kepada dua pelanggan di New York City.

Dean Corren, pengarah teknologi semasa marin dengan Verdant, berkata syarikat itu merancang untuk memasang turbin komersil generasi berikutnya, Gen5, di laman web ini. Dukungan kewangan dari DOE, katanya, akan membolehkan pengujian komponen utama - keluli, kotak gear dan bilah - sepanjang tahun depan untuk menentukan kebolehpercayaan turbin baru di bawah air. Turbin Gen5 pertama harus berada di Sungai Timur di 2015.

Pada Oktober 2013, Lockheed Martin menandatangani kontrak untuk membina loji janakuasa elektrik laut terbesar dunia, kemudahan 10 MW yang mungkin dibina di selatan China. Rancangan Lockheed untuk membina sistem gelung tertutup yang menggunakan haba dari perairan permukaan panas untuk mengubah ammonia, yang mempunyai titik mendidih yang rendah, kepada gas yang digunakan untuk menggerakkan turbin stim. Air sejuk di bawah permukaan kemudian digunakan untuk menukar balik stim ke cecair.

Dan Heller, naib presiden usaha baru untuk Sistem dan Latihan Misi Lockheed, memberitahu Reuters pada masa Lockheed merancang untuk memulakan kerja reka bentuk 100 MW semasa projek dan dijangka dapat memasarkan versi 100 MW dan 10 MW secara global dalam masa lima tahun.

Cabaran Pengawalseliaan dan Batasan Teknikal

Walaupun kemajuan teknologi, pakar industri dan kerajaan bersetuju bahawa rintangan penting harus diatasi jika tenaga elektrik yang dihasilkan oleh teknologi tenaga boleh diperbaharui marin adalah untuk bersaing dengan harga dalam masa terdekat dengan kuasa dari bahan api fosil atau dari sumber yang lebih matang tenaga boleh diperbaharui seperti solar, angin dan geoterma. Menurut Max Carcas, penghubung luaran untuk Pusat Tenaga Marin Eropah, tenaga marin berharga $ 0.42 hingga $ 0.50 setiap kilowatt-jam hari ini, lebih daripada dua kali harga purata elektrik dari ladang angin luar pesisir.

Cabaran pengawalaturan dan keterbatasan teknikal telah membuat gelombang skala utiliti membina, projek pasang surut dan lautan yang sukar. Pada bulan Ogos 2012, Ocean Power Technologies menerima lesen Suruhanjaya Pengawalseliaan Tenaga Persekutuan pertama untuk loji kuasa gelombang di Amerika Syarikat, untuk pelbagai peranti 1.5 MW yang terletak di Reedsport, Ore., Pantai. Setahun kemudian, The Oregonian dilaporkan bahawa halangan peraturan dan teknikal telah menghalang projek itu dan bahawa "OPT kini membuat janji-janji samar-samar untuk menguji pelampung pertama mereka di perairan Oregon tidak lewat daripada 2016."

Pemaju projek, banyak dari mereka memulakan, mendapati sukar untuk terus bertahan dari segi kewangan kerana mereka bekerja untuk mendapatkan permit yang diperlukan.

Kelewatan tidak terhad kepada AS Hub Gelombang, sebuah platform ujian tenaga boleh diperbaharui marin yang terletak di dasar laut 10 dari Cornwall, UK, pantai dan dihubungkan ke grid dalam talian melalui kabel bawah laut, telah siap di 2010 tetapi masih belum digunakan. OceanEnergy, firma tenaga gelombang Ireland, telah merancang untuk menggunakannya OE Buoy di tapak pada akhir 2012. Pada Disember 2013, Hub Hub mengumumkan syarikat tenaga gelombang Seatricity merancang untuk membangunkan array 10 MW di laman web ini dalam tempoh dua tahun akan datang.

"Lima tahun yang lalu telah menjadi kejam bagi pemaju dalam mencuba projek gelombang laut, projek gelombang angin pasang surut dan hibrid," kata Toman Pacific Marine Renewables 'di perhimpunan 2012 Berkeley. Pemaju projek, banyak dari mereka memulakan, mendapati sukar untuk terus bertahan dari segi kewangan kerana mereka bekerja untuk mendapatkan permit yang diperlukan.

"Banyak jurutera yang ingin meletakkan sesuatu di dalam air, apabila mereka mendapat gambaran tentang rangka kerja pengawalseliaan, mata mereka menjadi besar dan mereka memutuskan, 'Baiklah, saya memerlukan lebih banyak wang, dan saya 'Saya perlu berbincang dengan beberapa perunding yang tahu tentang perkara ini,' 'kata Laura Engeman, pengurus projek dengan Majlis Perlindungan Ikan California, memberitahu panel yang sama.

Cabaran bagi pengawal selia, tambah Engeman, adalah "mengimbangi peluang untuk ujian dengan menyediakan tindakan pencegahan alam sekitar yang diperlukan. Pemaju industri terhad secara kewangan. Ia sering kali menjadi halangan besar bagi mereka untuk mengembangkan jenis maklumat asas yang diperlukan oleh kebanyakan agensi. "

"Kerana ini adalah teknologi baru yang diletakkan di dalam persekitaran tempat perkara seperti ini belum dilakukan sebelum ini, terdapat banyak ketidakpastian lingkungan," kata Jacobson dari EPRI. "Industri itu dipegang pada standard yang sangat tinggi." Laporan yang disediakan untuk Majlis Perlindungan Ikan California dan Suruhanjaya Tenaga California, yang diterbitkan pada bulan November 2008, mendapati bahawa "beberapa kesan utama pemasangan penukaran tenaga gelombang pada burung dan mamalia marin dijangkakan , "Tetapi data baseline yang dikumpulkan sebelum peranti diletakkan di dalam air" akan menjadi kritikal untuk menilai kesan selepas pemasangan. "Penulis menyimpulkan bahawa" sementara isu-isu teknologi dan ekonomi yang penting kekal, isu-isu ekologi, pada peringkat ini,

Satu isu sepenuhnya menguasai pemandangan ini dan menghadkan kadar pertumbuhan, dan itu adalah ketersediaan modal. "- Dean Corren, Verdant

Namun, keadaan kelihatan lebih baik di kaki langit. Untuk membantu para pembangun menavigasi proses pengawalseliaan, Majlis Perlindungan Lautan California menerbitkan panduan membenarkan untuk projek tenaga boleh diperbaharui lautan pada bulan Disember 2011. Dan pada bulan Ogos 2013, senator AS Ron Wyden, D-Ore., Dan Lisa Murkowski, R-Alaska, diperkenalkan Akta Tenaga Diperbaharui Marin dan Hidrokinetik 2013, yang akan menggalakkan pembangunan dan menyelaraskan membenarkan teknologi boleh diperbaharui marin. Pada Januari 20, 2014, Suruhanjaya Eropah mengeluarkan dua langkah Pelan Tindakan Tenaga Biru di mana EU akan terlebih dahulu mengadakan pemangku kepentingan untuk mengenal pasti dan mencadangkan penyelesaian kepada cabaran yang dihadapi industri pembaharuan marin dan kemudian mengembangkan peta jalan strategik oleh 2016 untuk membimbing sektor ini ke arah pengkomersialan.

Tunjukkan Kami Wang

Kemudian ada pembiayaan. "Ia harus difahami bahawa satu isu sepenuhnya menguasai pemandangan ini dan menghadkan kadar pertumbuhan, dan itu adalah modal," kata Corren Verdant Power. "Bagi tenaga yang muncul, modal teroka tidak lagi wujud."

"Banyak perkara gelombang terlalu awal untuk modal teroka," kata Toman kepada penonton Berkeley. "Telah dianggarkan bahawa ia berharga kira-kira $ 100 juta untuk pergi dari lukisan serbuk koktail ke peranti gelombang komersil. Itulah modal yang menakutkan untuk meminta pencipta garaj anda datang. "

PowerBuoy Technologies Power's Ocean membuat elektrik kerana ia mengalir di lautan berliku dari pantai Scotland. Photo courtesy of Ocean Power Technologies, Inc.

Di mana tenaga marin bertukar akar, ia sering berkat campur tangan kerajaan.

"Itulah sebabnya Eropah sedang makan siang kami," kata Corren. "Kerajaan kita kini mempunyai falsafah - sekurang-kurangnya separuh daripadanya mempunyai falsafah - kerajaan tidak seharusnya melakukan apa-apa."

Penyokong mengakui pentingnya bantuan kerajaan yang diberikan kepada industri - mereka hanya berharap ada lebih banyak lagi. "Sejak pemilihan Presiden Obama, Jabatan Tenaga telah membina semula program tenaga hidro dan juga telah membuat komitmen untuk tenaga boleh diperbaharui marin, baik pasang surut dan ombak," kata Corren, "tetapi masih jauh di luar tempat yang seharusnya jika kami mahu menjadi pemain utama dalam industri dunia. "

EPRI's Jacobson menyatakan bahawa DOE telah menaja sumber tenaga boleh diperbaharui marin dan penilaian alam sekitar (EPRI mengetuai penilaian gelombang dan sumber sungai), pembangunan komponen teknologi, dan pembangunan projek.

"Sokongan kontrak DOE sangat membantu," kata Corren. "Negeri New York telah luar biasa membantu sejak '80s." DOE menyedari bahawa ia diperlukan untuk meningkatkan bahagian kos gerannya untuk dipadankan dengan negara-negara lain yang ditawarkan, katanya. Sebelum itu, kontrak datang dengan bahagian kos 50 / 50; sekarang, kontrak boleh sampai ke bahagian kos 80 / 20. Pada bulan Ogos 2013, DOE dianugerahkan $ 16 juta untuk memajukan projek 17 yang menangkap tenaga dari ombak, pasang surut dan arus.

Pembaharuan Marin Memiliki Masa Depan yang Cerah

Penyokong industri bersetuju bahawa pembaharuan marin mempunyai masa depan yang cerah walaupun, dalam jangka masa terdekat, mereka mungkin maju lebih cepat di luar AS Corren mengatakan ini mungkin bermakna bahawa kebanyakan syarikat berpangkalan di AS akan bergerak ke luar negara. "Entah Eropah, terutamanya UK dan Scotland, atau Korea Selatan," katanya, sambil menambah bahawa Verdant sudah mempunyai syarikat di England. "Kami telah berbincang dengan China. Ini adalah negara-negara yang mempunyai sumber penting dan komitmen penting untuk melabur dalam teknologi untuk mewujudkannya, "katanya.

Pada perbincangan Berkeley, Toman bersetuju, berkata, "Gelombang dan pasang surut adalah seperti gangbusters di Eropah, terutama di UK dan Scotland. Saya melihat bahawa berpindah ke Amerika Syarikat Mereka melihat pasaran California sebagai jenis Holy Grail. Kita mungkin berada dalam keadaan yang perlahan pada masa ini, tetapi saya melihat usaha-usaha Eropah yang menjejaskan kita. "

Pakar yakin bahawa pembaharuan marin akan menjadi lebih kompetitif dari masa ke masa apabila teknologi itu matang. Prototaip hampir selusin peranti tenaga marin beroperasi di tapak yang dikendalikan oleh Pusat Tenaga Marin Eropah, pusat ujian bersambung grid di Orkney Islands Scotland yang ditubuhkan di 2003. Lebih banyak gelombang dan peranti tenaga pasang surut telah diuji di kemudahan 59-juta - ditakdirkan dengan pembiayaan dari kerajaan Scotland dan UK dan EU, tetapi menyokong sendiri sejak 2011 - daripada mana-mana laman web lain di dunia. Menurut Suruhanjaya Eropah, beberapa 2 GW projek tenaga boleh diperbaharui laut berada dalam perancangan di Eropah.

Pakar yakin bahawa pembaharuan marin akan menjadi lebih kompetitif dari masa ke masa apabila teknologi itu matang. "Terdapat banyak pembunuhan di antara projek-projek awal," kata Toman. "Walau bagaimanapun, banyak pengalaman telah diperolehi. Projek-projek seterusnya akan mendapat manfaat daripada kerja keras yang hebat yang telah dilakukan oleh projek-projek terdahulu ini. "

"Ini bukan cara termurah untuk menjana elektrik sekarang," kata Jacobson. "Jika tidak terdapat satu bentuk permintaan untuk tenaga boleh diperbaharui, maka lebih sukar untuk membuat kerja pembiayaan untuk terus mengembangkan teknologi sehingga dapat menjadi daya saing biaya di jalan." Kebijakan seperti tarif makanan baru-baru ini diluluskan di Nova Scotia untuk projek tenaga pasang surut diperlukan, katanya, untuk meningkatkan industri.

Menulis di blog Pusat Tenaga Suria Eropah, Carcas meramalkan, "Tidak dapat difahami bahawa sebaik sahaja 1,000 [MW] pembaharuan marin yang pertama dipasang (bersamaan dengan satu stesen janakuasa konvensional) kos boleh serupa dengan angin luar pesisir. "

"Industri ini mempunyai masa depan. Ia akan menjadi satu teka-teki yang kecil tetapi penting untuk meletakkan semua sumber yang kita perlukan yang berada di hujung yang paling mampan, "kata Corren. "Ia mempunyai masa depan yang cerah."

Artikel ini pada asalnya muncul di ensia

Mengenai Penulis

Justin Gerdes adalah wartawan bebas di Kawasan Teluk San Francisco yang mengkhususkan diri dalam perubahan tenaga dan iklim. Karya beliau telah muncul di Guardian, Persekitaran Yale 360, Forbes.com, MotherJones.com, Smithsonian.com, Chinadialogue, yang Kristian Sains Monitor dan GreenBiz.com, antara lain.

Buku disyorkan:

Bagaimana Mengubah Dunia: Usahawan Sosial dan Kuasa Idea Baru, Edisi Dikemaskini
oleh David Bornstein.

Diterbitkan di lebih daripada dua puluh negara, Bagaimana Mengubah Dunia telah menjadi Alkitab untuk keusahawanan sosial. Ia profil lelaki dan wanita dari seluruh dunia yang telah menemui penyelesaian inovatif untuk pelbagai masalah sosial dan ekonomi. Sama ada mereka bekerja untuk menyampaikan tenaga solar kepada penduduk Brazil, atau meningkatkan akses ke kolej di Amerika Syarikat, usahawan sosial menawarkan penyelesaian perintis yang mengubah kehidupan.

Klik di sini untuk maklumat lanjut dan / atau untuk memerintahkan buku ini di Amazon.