利用水流获取能源和就业机会

科学家、工程师和政府官员正在尝试利用流动水中的能量

对于道格拉斯·梅弗特来说,那些试图利用密西西比河水力的人不仅仅是科学家和工程师;他们还是有远见的人,他们可以改变美国东南部,甚至可能是美国其他地区的电网运行方式。

梅弗特是杜兰大学的生物环境研究教授,他说,通过他的工作,他正在延续已故教授威廉·穆顿(一位受人尊敬的新奥尔良结构工程师)的使命,即结束美国东南部对墨西哥湾化石燃料能源的依赖。关键在于完善水动能——一种由水下涡轮机在河流、洋流、波浪或潮汐的流动中产生的可再生能源。

“把密西西比河流域想象成一个大型电网,”梅弗特说,“现在我们依赖[发电]厂将能源带入[该]地区,但相反,我们可以将我们地区的水系统视为电网本身。”


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梅弗特的长期愿景是将该地区从化石燃料的消费者转变为可再生能源的生产者,并在未来成为该能源的出口商。他已经开始朝着这个方向努力,担任 RiverSphere(杜兰大学研究中心)的主任,该中心将研究河流涡轮机的环境和技术特征。

但是,在水动能成为一种可行的能源之前,梅弗特的工作以及该国其他所有水动能项目都必须克服许多挑战。资金短缺,涡轮机不断损坏,项目可能会危及生态系统。与此同时,来自其他国家的竞争以及对更多清洁、国内生产能源的需求不断上升。

还有一些长期担忧,即这种水力能源将如何应对干旱、洪水或气候变化加剧的更极端的天气事件。

这些问题是梅弗特和他的团队,以及许多私营公司的研究人员希望解决的问题。如果他们成功了,美国制造的水动能项目可能会为全国和世界各地的河流、渠道和海洋提供稳定的能源。

非营利组织电力研究所的成员代表了美国 90% 的公用事业公司,该研究所估计,仅在美国,新的水动能技术到 2025 年就可将发电能力提高 3000 兆瓦。另一项研究发现,水动能可以满足美国 10% 的电力需求。

“一些行业估计表示,低流量水力能源的潜力可能等于或超过现有水坝水电的能源产量,同时对环境的影响要小得多,因为您没有破坏和淹没整个生态系统,”梅弗特说。“您正在向已经存在的河流和潮汐系统中添加项目。”

到处都有水,但资金远远不够

梅弗特说,目前占地 8.5 英亩的空旷河边土地的 RiverSphere 项目已落后一年。虽然该项目获得了经济发展管理局的 300 万美元拨款用于建设该中心,但新奥尔良市在雷·纳金市长领导下提供的资金已于去年撤回。梅弗特现在正在寻找其他非联邦资金来源来填补这一空白,然后才能奠定基础。

今年 5 月,参议院能源和自然资源委员会通过了支持新兴水力能源产业的立法,为所有潮汐、波浪、海洋热能和河流项目分配了高达 7500 万美元的资金(气候新闻,5 月 27 日)。但是,尽管立法已经通过,许多公司和研究机构仍然需要用私人资金来匹配联邦投资。

梅弗特说:“很难筹集到非联邦匹配资金,因为该投资的经济回报不是在三到五年范围内,而是在五到二十年范围内。”与此同时,RiverSphere 项目在等待额外支持期间,有多达 50 个研究职位和潜在的数百个制造职位处于暂停状态。

专注于水力发电的可再生能源公司 Free Flow Power (FFP) 的管理人员对这个问题都非常熟悉。

该公司于 6 月 20 日在密西西比河上委托其第一台全尺寸水动能装置,并且一直在路易斯安那州普拉克明的一家陶氏化学工厂的浮筒上成功运行该涡轮机。但是,该试点项目实际上并未为任何东西供电;相反,它允许研究人员监测涡轮机如何响应河流环境。

FFP 的项目开发主管乔恩·吉德罗兹表示,由于实验表现超出预期,这应该会验证该公司申请额外资金的资格。该项目已部分由能源部的高级水力技术计划资助。另一个由能源部资助的项目,也是 FFP 的最终目标,是在河床上安装涡轮机。

经过四年的准备,吉德罗兹表示 FFP 应该准备好在 2013 年底之前实现全规模安装,但该截止日期取决于其是否能够克服所有监管障碍。

等待着投入使用
FFP 已经申请了数十个许可证,现在必须重新续签 60 个已达到三年有效期的许可证。该公司还有另外 45 个初步许可证在联邦能源管理委员会 (FERC) 待批。但是,像其他所有美国水动能公司一样,其商业许可证申请均未获得完全批准。

在颁发许可证之前,FERC 要求 FFP 完成 11 项研究。其中一些研究将考察涡轮机对水生生物、航行、声音、考古学和水生植物的影响。

传统水力发电项目(特别是大型水坝)的遗留问题使得所有水力发电项目的监管系统都非常全面。要启动一个水动能项目,公司必须获得 FERC、美国环保署、能源部、鱼类和野生动物管理局以及陆军工程兵团的批准。

官僚主义的障碍促使 FERC 开始简化水动能项目的流程,梅弗特说。但他很快指出,“风能和太阳能从未经历过这种情况。”

作为一家在密西西比河上运营的公司的负责人,许多人认为密西西比河是一种尚未开发的巨大可再生资源,吉德罗兹也对这些延误感到沮丧。但他也有信心,很快就会取得进展。

“您在美国中部有大量人口和大量电力消费者,那里没有太多的风能或太阳能集中度,但您拥有巨大的水动能资源,”吉德罗兹说。“我认为我们正在看到一个商业化的必然机会。”

在密西西比河流域之外,其他公司在监管过程中正在取得进展,最早可能在明年看到涡轮机上线。

Verdant Power 的罗斯福岛潮汐能源 (RITE) 项目是水动能系统实施方面的领导者之一。根据其网站,RITE 项目是“世界上第一个并网潮汐涡轮机阵列”。与河流涡轮机不同,该项目利用纽约东河(实际上是一条潮汐海峡)的涨落潮。

虽然在任何条件下设计水下涡轮机都很复杂,但海洋增加了强流和海水的腐蚀因素。此外,还有关于濒危海洋生物安全的问题,例如水动能公司不得不在华盛顿州海岸外担心的虎鲸种群。

(缓慢地)走向商业化
Verdant Power 在东河测试的六个原型机在强流冲断涡轮机叶片的部分时遇到了一些问题。但是,电力已成功输送到罗斯福岛的企业,这启动了该公司所称的世界上第一个并网潮汐涡轮机系统。事实上,这一成就意义重大,因为该公司认为自己正在全球范围内竞争。

“现在,这是美国和英国之间的一场竞争,在这场竞争中,我们相信 Verdant Power 处于领先地位,”联合创始人兼总裁特雷·泰勒说。

Verdant 还试图通过销售其 Gen5 涡轮机打入中国市场。作为商务部可再生能源和能源效率咨询委员会的成员,泰勒表示,本届政府的目标是在未来五年内将其可再生能源出口翻一番。泰勒说,中国在风能和太阳能领域处于领先地位,但水动能是一个新兴产业,仍可能由美国主导。

泰勒说:“我们一直在建立关系,并与中国最大的可再生能源公司签署了谅解备忘录。”“未来,我们可以出口我们的转子叶片和其他零部件,这将是在纽约进行商业可行运营的基础上在美国创造就业机会。”

Verdant 仍在等待商业许可证的最终批准,以开始安装其 30 台涡轮机系统,该系统可能在明年之前在东河安装三台涡轮机。其他人将不得不等待更长的时间,尽管他们看到对未来稳定能源的需求正在增加。

梅弗特在谈到南方气候的不确定性时说:“这不仅仅是可再生能源的问题;这是一个能源安全问题。”“我们可能会有飓风摧毁我们的传统电网,但那条河仍在流动。因此,如果我们利用它,我们在能源设施方面将成为一个更具韧性和更强大的地区。”

“但这需要在 20 年内才能实现,我已经厌倦了等待,”他说。“我只希望我活着能看到它。”

经环境与能源出版有限责任公司许可,转载自《气候新闻》。www.eenews.net,202-628-6500

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