联邦能源管理委员会(FERC)的专家正在谨慎地审查123家申请人,他们希望使用相对未经测试的技术在水下发电,利用可再生能源。
这项技术被称为水力动能技术。与水坝中的涡轮机类似,水力动能涡轮机通过水的运动产生电力。但马萨诸塞州格洛斯特市Free Flow Power公司的工程执行副总裁埃德·洛夫莱斯解释说,这些涡轮机不需要水坝,也不会带来水坝的一些挑战和费用。
这些涡轮机通过捕获流动水的能量来工作,这些能量来自波浪、潮汐和水流。由于水的密度比空气大,而且水流比风更稳定,水下涡轮机可以比风力涡轮机提供更多的能量。
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在过去的几年里,已有100多个水力动能项目提案提交给FERC。平均而言,这些项目包括20个或更多的涡轮机集群。Free Flow Power公司支持其中的88个项目,这些项目计划在圣路易斯和墨西哥湾之间的密西西比河流域进行。其他公司的拟议地点包括海洋海岸,那里的涡轮机可以捕获潮汐作用。
洛夫莱斯说,这种开发热潮的推动力是水力动能技术在可以轻松连接到国家电网的地方大规模生产可再生能源的潜力。密西西比河提供了一个巨大的资源,其流域面积覆盖了美国本土48个州总面积的约40%。
但是,将类似风力涡轮机的装置放置在水中可能会带来一些后果。涡轮机可以很好地绝缘,使其不会泄漏电力,但它们仍然会在周围产生小的电磁场。它们也可能很吵,而且噪音在水下传播得更远更快,可能会损害野生动物。
漫长的许可程序
FERC要求公司在获得批准之前要经过多个阶段的审查,从而使大多数项目进展缓慢。
在FERC颁发许可证之前,公司必须申请许可证,使其对某个地点具有优先权。一旦获得批准,许可证将使有关公司在三年内对该地点具有优先权。这段时间让公司研究该地点的技术可行性。他们还必须证明这些项目将最大限度地减少损害。如果公司喜欢这个地点,接下来可以通过FERC申请许可证,允许在该地点进行发电。
对于每个许可证提案,FERC都会进行环境审查并征求公众意见。监管机构还授予较短的“试点”许可证,以简化流程。虽然FERC的传统水力发电许可证可以持续40到50年,但试点许可证将期限缩短至五年。部分原因是监管机构希望对相对未经测试的技术保持谨慎。
橡树岭国家实验室的研究员格伦·卡达说:“FERC必须确信这些可以安全地发电。许可证中有一项规定,如果发生意外情况,FERC可以移除(涡轮机)。”
自从申请开始涌入该机构以来,它只批准了一个项目许可证,该项目将在华盛顿州海岸利用波浪发电。那是2007年12月的事了,FERC女发言人塞莱斯特·米勒说,背后的公司Finavera Wind Energy此后已放弃了其许可证。
2008年,FERC还允许明尼苏达州黑斯廷斯市的一家公司Hydro Energy Green在密西西比河中安装两个35千瓦的涡轮机。当时,黑斯廷斯市已经拥有传统的FERC水力发电许可证。黑斯廷斯市要求FERC允许水力动能涡轮机通过将其作为其传统许可证的修正案进行运行。FERC允许了,Hydro Energy的倡议成为该国的第一个。迄今为止,它们是唯一向电网发电的水力动能涡轮机。
目前,有三个项目正在等待许可证批准,其中包括Verdant Power将在纽约市东河安装多达30个涡轮机的项目。共有111个项目获得了FERC的许可证,另有12个项目正在等待批准。
由于每个向FERC提交的水力动能提案的提交时间不同,许多提案处于FERC的不同阶段。Free Flow Power预计其水力动能项目将在未来两年半内实现商业化。
测试对淡水鱼的影响
卡达正在领导橡树岭国家实验室进行的由能源部资助的研究,该研究涉及涡轮机如何影响淡水鱼类和生物。他的团队正在研究鱼类如何对涡轮机产生的电磁场以及它们产生的噪音做出反应。
他说,他的实验室确定了50种可能受涡轮机影响的淡水动物,包括蜗牛、蛤蜊、小鱼和鲟鱼。橡树岭的大部分研究都集中在湖鲟和匙吻鲟身上,它们都生活在密西西比河流域,许多项目都计划在那里进行。湖鲟长途迁徙,春天向上游迁徙约100英里,并在途中产卵。然后卵在向下游漂流时孵化。秋天,鲟鱼向下游迁徙。
这些迁徙鱼类的一个担忧是,涡轮机会阻止或改变它们的迁徙路线,从而改变它们的生存和繁殖方式。到目前为止,卡达没有发现任何证据表明这种情况。其中一个原因是涡轮机产生的电磁场相对较小,平均延伸约3英尺。
在他的实验室里,卡达在水箱里有一个可以打开和关闭的电磁开关。他注意到,当他打开它时,一些鱼“停了下来,四处张望,”他说。如果所有的电磁场只是让鱼暂时停下来,那就不难解决,他说。
一种可能的解决方案是将连接涡轮机并将电力传输到电网的电缆埋起来。将它们埋在沉积物中2或3英尺处将掩埋磁场。但这仍然留下了涡轮机内部的发电机。当叶片旋转时,发电机也会产生电磁场。
卡达说,仍然需要做很多工作。其他担忧包括涡轮机的噪音是否会吸引或驱赶鱼类,以及涡轮机叶片是否会在鱼类游过时撞击并杀死它们。在黑斯廷斯市启动两个涡轮机之前,Hydro Energy Green公司通过从木筏上漂浮一个涡轮机并在其前方释放数百条鱼,在密西西比河中测试了一个涡轮机。卡达说,好消息是,没有一条鱼死亡。这可能是因为像风力涡轮机一样,叶片以相对较慢的速度旋转。
美国地质调查局的Conte溯河鱼类研究中心和马萨诸塞州的Alden研究实验室正在研究“叶片撞击”反应的可能性。橡树岭国家实验室将于今年夏天开始研究这个问题。
海洋研究正在进行中
关于海洋生物的研究不太完整。在华盛顿州的太平洋西北国家实验室,安德里亚·科平正在领导一项研究,研究涡轮机如何影响海洋生物,如螃蟹、大比目鱼和鲑鱼。与橡树岭国家实验室一样,太平洋西北实验室正在产生电磁场并测量水下声学噪声。
一些潜在的关注领域涉及到鲨鱼,它们利用磁场来捕食猎物。一些哺乳动物使用噪音进行交流和导航。在考虑风险时,科平列出了一些假设:如果一种濒危的鲑鱼物种被电磁场吸引,使其更容易被捕食者捕猎和杀死怎么办?如果大型迁徙鲸鱼被涡轮机吓到,并且在食物较少的情况下迁徙得更远怎么办?
虽然科平说一些数据表明存在这些风险,但她尚未确信涡轮机会造成重大问题。
她说:“我们不认为这将是一个障碍,但目前还没有太多证据。我们真的不知道。”
到目前为止,太平洋西北实验室的电磁研究“并不令人震惊,”科平说。她仍在努力了解哪些物种对它们有反应,以及它们是否导致任何物种改变了行为。至于测量它们对声学的反应,科平说,在许多情况下,她预计不会有任何影响。
橡树岭国家实验室和太平洋西北国家实验室都已经测试了水力动能的影响约两年时间。当项目提案开始堆积如山时,国会指示能源部对其进行研究。
只要测试不会向电网添加电力,电力公司就可以在未经FERC批准的情况下使用该技术进行自己的测试。
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