气候新闻 | 可再生能源的下一个前沿可能在水下洋流中找到。
能源部正通过资助11个旨在利用河流和海洋潮汐流动水力的项目来开发这种资源。
该项目主任马里奥·加西亚-桑斯表示，长期目标是拥有可以每周7天、每天24小时运行的可再生能源。
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他在一次采访中说：“这使得这项技术在其他可再生能源中处于非常有利的地位。”
他解释说，其中一个原因是其他形式的清洁能源存在局限性。太阳能发电在夜间无法使用。风力发电不规律，并且在风暴中可能具有破坏性。但是，水下洋流的运动相对稳定、可靠且可预测。
利用流动的水发电并不是一个新概念。但是，水力发电大坝的成本和环境影响巨大。因此，最新一代的科学家和工程师正在尝试在不带来那么多缺点的情况下推进这一概念。
尽管如此，将能量转换为电能所需的水下涡轮机的设计和控制仍处于实验阶段。例如，成本是一个因素——对于商业用途来说，它仍然太昂贵了。这使其成为能源部高级研究计划署 (ARPA-E) 的主要候选者，该机构的使命是通过承担风险来“改变可能性”。
在这种情况下，这是 ARPA-E 在 2020 年 11 月向由一群公司、大学和非营利组织组成的 11 个项目提供的 3800 万美元的拨款。这些项目统称为 SHARKS，即水下水力动力和河流千兆瓦系统（Submarine Hydrokinetic And Riverine Kilo-megawatt Systems）的缩写。
SHARKS 正在帮助将诸如“Manta”和“潮汐动力拖船”之类的机器放入水中。
按照设计，“潮汐动力拖船”从一个顶部带有白色管状浮标的机器开始，该浮标突出水面。它被系泊在海底，但其下悬挂的塔架支撑着一个由看起来像大型飞机螺旋桨的东西驱动的涡轮机。它由水流转动，旋转驱动发电机。它将产生的电力发送到岸上的电网。
“潮汐动力拖船”的目标之一是从墨西哥湾暖流沿美国东海岸从佛罗里达州到北卡罗来纳州流动时捕获能量。它会产生许多称为涡流的圆形水流。据“潮汐动力拖船”的发明者 Aquantis 的一份声明称，这种方法为美国提供了“靠近大型人口中心的大量战略性可再生能源”。
其他几种实验性涡轮机的功能类似于风筝。其中一种叫做 Manta，其灵感来自蝠鲼的游泳方式。它由位于加利福尼亚州门洛帕克的非营利性科学研究所 SRI International 与加州大学伯克利分校的帮助下开发。
它有一个小型发电机，系泊在海底，上面连接着一卷绳子，该绳子连接到一个类似风筝的聚合物涂层泡沫填充充气物体，当潮汐将其拉出时，该物体会旋转卷轴。连接发电机的旋转会产生电力，并且可以向本地电网供电。它还可以运行一个小电机，该电机可以重定向 Manta，将其拉回或在遇到风暴或大型船舶时将其放气。
Manta 旨在为河流或潮汐入口附近的小型偏远社区供电。SRI 首席研究工程师罗伊·科恩布鲁在一份声明中表示：“在世界海洋、河流和河口中，有数太瓦（1万亿瓦）的未开发能源等待转化为清洁和可再生能源。”
国家可再生能源实验室水力发电研究与开发小组经理迈克尔·劳森表示，该实验室正在与四个 SHARK 项目合作，使用计算机模型，该模型可以根据先前从风力涡轮机获得的数据来帮助预测水下涡轮机的性能。
根据 NREL 的数据，每年有足够的潜在能量来产生 94 太瓦时的能量。这足以给大约 900 万个家庭供电。潮汐入口将产生其中的很大一部分。它们可以是海岸线和屏障岛屿之间的通道，也可以是海岸线中足够大的裂缝，可以使潮汐力在其中发挥作用。其中包括阿拉斯加州安克雷奇附近的库克湾、西雅图附近的普吉特海湾以及缅因州北部的类似入口。
他解释说，多个涡轮机有可能提供“公用事业规模的资源”来为大型社区供电。或者，他说，单个涡轮机或少量涡轮机可以为较小或更偏远的社区供电。
劳森指出，小型社区通常依赖柴油发电机，柴油发电机通常价格昂贵，并由州或联邦政府补贴。支持者说，水下涡轮机可能既清洁又便宜。
劳森说，到目前为止，欧洲在水下涡轮机的发展方面处于领先地位，但中国和其他亚洲国家也开始开发它们。
ARPA-E 的加西亚-桑斯表示，水下涡轮机面临的最大挑战将与 1990 年代风力涡轮机面临的挑战相同——成本。
目前正在测试的水下涡轮机在潮汐区域可以以每千瓦时约 25 美分的价格发电。为了具有竞争力，这些项目必须将价格降至 4 美分左右。
“目前很难知道谁会更成功。我们才开始一年，”他说。“他们看起来都很有希望。”
经 POLITICO, LLC 许可，转载自E&E 新闻。版权所有 2022。E&E 新闻为能源和环境专业人士提供重要新闻。