潮汐能的水域测试

潮汐能可能注定在美国能源结构中仍然是一个小众角色,但这种低碳能源有一个优于风能和太阳能的关键优势——它像月相一样可靠


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西雅图 – 亿万年来,强大的潮汐在普吉特海湾汹涌澎湃,在其峰值时以每秒 11 英尺的速度猛烈冲击,像月相一样可预测。

当地一家公用事业公司希望在三年后开始将一部分原始能量转化为电力,这是利用潮汐为远离咸空气气味的家庭和企业供电的日益增长的努力的一部分。

斯诺霍米什县公用事业区的试点项目规模很小——两台涡轮机总容量为 500 千瓦,平均输出功率为 50 千瓦——对于美国能源结构的所有弊病来说,这 hardly 是灵丹妙药。 但潮汐能作为华盛顿州、缅因州和阿拉斯加州可再生替代能源的小众供应商,正日益受到关注。 有人说,潮汐有潜力照亮全国百分之五的家庭——近九吉瓦的发电功率。

随着风能和太阳能越来越被视为美国可行的商业能源替代品,投资者和公用事业公司似乎也更愿意真正测试潮汐能的水域。

“人们逐渐认识到,多样化的可再生能源资源组合将取代化石燃料,”为总部位于缅因州的海洋可再生能源公司指导阿拉斯加潮汐能项目的蒙蒂·沃辛顿说。“为了在新兴的海洋可再生能源市场中占据一席之地,现在是[美国]投资的时候了。”

为此,今年秋季早些时候,为西雅图北部 32 万客户提供服务的斯诺霍米什县公用事业公司获得了能源部的一项拨款,该拨款涵盖了其 2000 万美元潮汐能试点项目一半的成本。 两台 30 英尺高的涡轮机将在奥林匹克半岛和华盛比岛之间的海军部入口狭窄的潮汐通道中,在水面下 200 英尺处运行。 该公用事业公司表示,当完全开发后,普吉特海湾项目可以为数万户家庭供电。

潮汐能仍然是一项新兴技术,仍在很大程度上处于开发阶段。 但对于斯诺霍米什公共事业区来说,与相对更先进的可再生能源(如风能和太阳能)相比,它具有几个优势,该公用事业公司高级能源资源开发经理克雷格·科勒说。

“太阳能在西北地区尚不具有经济竞争力,”他说。“鉴于风能的输电和并网挑战,我们更希望增加更可预测的——并且可能更本地化的——资源,例如潮汐能和地热能。”

科勒说,气候变化和能源安全担忧是潮汐能的主要驱动因素。 对冲未来可能征收的碳税的愿望使其更具吸引力。

普吉特海湾倡议是太平洋西北地区公用事业公司首次启动的。 近年来,潮汐能在欧洲和加拿大取得了进展,并且在美国国内越来越受到关注。 海洋可再生能源公司正在缅因州测试一台涡轮机,并计划在阿拉斯加州的库克湾开展一个项目,该海湾拥有世界第二高的潮差。

技术障碍仍然是一个巨大的问题。 过去十年,太阳能和风能在技术上取得了长足的进步。 但至少在美国,潮汐能可以说只是在过去五年才受到重视。 虽然它可能永远不会像风能和太阳能那样普及,但它更可预测——对于寻求无碳基本负荷发电能力的公用事业公司来说,这是一个非常理想的特性。

从基本层面来看,潮汐涡轮机的工作原理与风力涡轮机基本相同。 潮汐流而不是风力转动涡轮机,将运动的海水的动能转化为电能。 然而,尽管前景广阔,但今天全球运行的潮汐涡轮机项目不到十几个,而且很少有相似之处。

“这与风力涡轮机的情况非常不同,在风力涡轮机的情况下,任何距离的非专业人士都无法区分一家公司的涡轮机与另一家公司的涡轮机,”电力研究所海洋能源负责人保罗·雅各布森说。

科勒说,潮汐能技术也在快速变化,因此从一开始就建造完整的潮汐涡轮机农场是没有意义的,而应在短期内适应技术创新。

西雅图华盛顿大学的机械工程师布赖恩·波拉吉补充说:“随着行业的成熟,应该可以设计出既高效又坚固的涡轮机,但我们仍处于学习阶段。”

科勒说,美国在所有可再生能源方面都落后于欧洲,潮汐能也不例外。 这种情况正在改变。

除了公用事业公司之外,海洋可再生能源公司等初创公司现在也参与进来,他们心照不宣地理解,即使潮汐能的潜力有限,它仍然可以盈利。

今年,海洋可再生能源公司开始在缅因州的科布斯库克湾和西航道测试潮汐系统。 该公司声称,在十年内,仅在缅因州,潮汐能就可以成为一个价值十亿美元的产业,既能发电又能创造数百个就业岗位。

该公司还计划于 2012 年为阿拉斯加州库克湾开展一个试点项目,并开展后续商业项目,该项目有可能满足该州大部分电网百分之十的能源需求。

专家表示,国内的兴趣如此之大,以至于美国潮汐能市场可能会在几年内超越欧洲。

英国海洋潮流涡轮机有限公司技术总监彼得·弗兰克尔说:“这项技术在北美的发展速度可能比欧洲快得多,我们在欧洲出了名的厌恶风险且行动迟缓。”

事实上,上个月,英国政府撤回了对塞文河口一项价值 240 亿美元的潮汐能项目的支持,该项目本可以产生英国百分之五的电力。

该项目是世界上最雄心勃勃的可再生能源项目之一,但最近的一项评估估计该项目的真实成本接近 540 亿美元。 环保主义者也批评该项目破坏了数千只鸟类使用的沼泽和泥滩。 英国政府表示,它无法为如此高风险、高成本的项目辩护,尽管私人支持者已誓言在没有政府支持的情况下继续推进。

随着潮汐能产业的发展,环境危害仍然是一个主要问题,美国监管机构要求进行测试,以确保此类涡轮机不会对海洋生物构成威胁。 但是,涡轮机的水下声学是否会损害海洋生物,以及鱼类和海洋哺乳动物可能如何与涡轮机的转子相互作用,这些仍然是悬而未决的问题。

科勒说:“一些数据[正在]开始慢慢渗入进来,这些努力都没有显示出对海洋栖息地或哺乳动物的任何不利影响。”

斯诺霍米什县公用事业公司表示,为普吉特海湾设计的涡轮机没有外露的叶片尖端,以低速运行,不需要机械润滑或海底钻探,并且设计为不扰乱海底。

尽管如此,海军部入口是几种濒危物种的十字路口,其中包括三种石鱼、斯特拉海狮和虎鲸。

美国国家海洋和大气管理局渔业生物学家基思·柯肯德尔说:“没有已发表的研究,所以我们只是不知道会对海洋生物产生什么影响。”

但兴趣是存在的。 能源部正在起草其首份全国潮汐能资源评估报告。 究竟有多少潜在能源尚在争论之中。

英国的弗兰克尔说,尽管存在不确定性,但值得追求。

他说:“没有人真正可靠地了解潮汐能的全球潜力。”

“它足够大,可以证明开发技术的合理性,但它不是取代化石燃料的灵丹妙药。”

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