Gezeitenkraft ist eine der wichtigsten erneuerbaren Energiequellen, aber auch eine der kindlichsten. Welche Vor- und Nachteile der Gezeitenenergie sind zu berücksichtigen, wenn in diese relativ grüne Energiequelle investiert werden soll?

Mit der Kraft der Gezeiten wird Energie aus der Anziehungskraft sowohl des Mondes als auch der Sonne erzeugt. Dies zieht Wasser nach oben, während die Rotations- und Gravitationskraft der Erde Wasser nach unten zieht und so Hoch- und Niedrigwasser erzeugt.

Diese Bewegung von Wasser aus den sich ändernden Gezeiten ist eine natürliche Form kinetischer Energie.

Alles, was Sie brauchen, ist ein Dampferzeuger, eine Gezeitenturbine oder die innovativere DTP-Technologie (Dynamic Tidal Power), um kinetische Energie in Elektrizität umzuwandeln. Das Ingenieurbüro SIMEC Atlantis hat kürzlich die weltweit größte einrotorige Gezeitenturbine entwickelt, mit der mehr Strom zu geringeren Betriebs- und Wartungskosten erzeugt werden kann.

Gezeiten sind derzeit jedoch nicht die billigste Form erneuerbarer Energien, und die tatsächlichen Auswirkungen der Gezeitenkraft auf die Umwelt sind noch nicht vollständig geklärt. Hier sind einige Vor- und Nachteile der Gezeitenenergie, die nicht übersehen werden dürfen.

Vorteile der Gezeitenenergie: sauber und kompakt

Gezeitenkraft ist eine bekannte grüne Energiequelle, zumindest im Hinblick auf die Emission von null Treibhausgasen. Es nimmt auch nicht so viel Platz ein. Das größte Gezeitenprojekt der Welt ist das Gezeitenkraftwerk Sihwa Lake in Südkorea mit einer installierten Leistung von 254 MW. Das 2011 gegründete Projekt konnte problemlos zu einem 12,5 km langen Damm aus dem Jahr 1994 hinzugefügt werden, um die Küste vor Überschwemmungen zu schützen und die Bewässerung in der Landwirtschaft zu unterstützen.

Vergleichen Sie dies mit einigen der größten Windparks, z B. der Roscoe-Windpark in Texas, USA, der 400 km2 Ackerland einnimmt, oder das 202,3 km2 große Fowler Ridge-Windprojekt in Indiana.

Selbst Solarparks sind normalerweise größer, wie der Tengger Desert Solar Park in China, das eine Fläche von 43 km2 umfasst, und der Bhadla Industrial Solar Park, der sich über 45 km2 Land in Rajasthan, Indien, erstreckt.

In dieser Hinsicht können auch kleine Länder mit einem ausreichend langen Küstenabschnitt Gezeitenkraft nutzen auf eine Weise, die sie sonst nicht mit landreichen Ländern wie den USA, China und Indien in Bezug auf Sonne und Wind konkurrieren könnten.

Vorteile der Gezeitenenergie: kontinuierliche, vorhersehbare Energie

Ein weiterer Vorteil der Gezeitenkraft besteht darin, dass sie vorhersehbar ist. Die Gravitationskräfte der Himmelskörper werden nicht so schnell aufhören. Da Flut und Ebbe zyklisch sind, ist es für Ingenieure außerdem viel einfacher, effiziente Systeme zu entwerfen, als beispielsweise vorherzusagen, wann der Wind weht oder wann die Sonne scheint.

Im Juni dieses Jahres berichtete Bloomberg, dass Großbritannien neun Tage lang keine Windkraft erzeugt habe. Vom 26. Mai bis 3. Juni sank der Strom aus britischen Windparks von mehr als 6.000 MW auf weniger als 500 MW. Im Gegensatz dazu kennen Wissenschaftler bereits das Wasservolumen und die Leistung, die die Gezeitenausrüstung wahrscheinlich vor dem Bau erzeugen wird.

Die Gezeitenkraft ist im Gegensatz zur Windkraft auch bei niedrigen Geschwindigkeiten relativ erfolgreich. Wasser hat eine tausendmal höhere Dichte als Luft, und Gezeitenturbinen können Strom mit einer Geschwindigkeit von nur 1 m / s oder 2,2 km / h erzeugen. Im Gegensatz dazu beginnen die meisten Windkraftanlagen mit der Stromerzeugung mit einer Geschwindigkeit von 3 m / s bis 4 m / s oder 7 km / h bis 9 km / h.

Darüber hinaus werden technologische Fortschritte in der Branche nur zu billigeren und nachhaltigeren Gezeitenkraftlösungen führen.

„In der Vergangenheit waren Wellenenergiekonverter im Vergleich zu ihrer Energieabgabe teuer und groß. Wir sollten jedoch nicht zulassen, dass dies die Zukunft der Gezeitenindustrie bestimmt. Rund 10 bis 20% des weltweiten Strombedarfs könnten gedeckt werden durch Wellenkraft “, sagt Diego Pavia, Vorstandsvorsitzender von InnoEnergy.

„ Es handelt sich um eine sehr vorhersehbare Energiequelle, die in der Regel die Unterbrechung von Sonne und Wind ausgleicht und das Netz mit niedrigen Energiekosten in Einklang bringt. Eines unserer Vermögenswerte, CorPower, ist die Herausforderung, wie die Branche unter Berücksichtigung der Prinzipien des menschlichen Herzens über Wellenenergie denkt. Durch seinen Wellenenergiekonverter ist das Unternehmen in der Lage, eine fünfmal höhere Wellenenergieabsorption als andere Technologien zu liefern. Und deshalb sollte die Kraft der Wellenenergie nicht übersehen werden. “

Vorteile der Gezeitenenergie: Langlebigkeit der Ausrüstung

Gezeitenkraftwerke können viel länger halten als Wind- oder Solarparks etwa viermal so langlebig. Gezeitensperren sind lange Betonkonstruktionen, die normalerweise über Flussmündungen gebaut werden. Die Staudämme haben Tunnel mit Turbinen, die gedreht werden, wenn Wasser auf der einen Seite durch das Staudamm auf die andere Seite fließt. Diese dammartigen Strukturen sollen eine Lebensdauer von rund 100 Jahren haben.Die La Rance in Frankreich zum Beispiel ist seit 1966 in Betrieb und erzeugt weiterhin jedes Jahr erhebliche Mengen an Strom.

Windkraftanlagen und Sonnenkollektoren haben in der Regel eine Garantie von 20 bis 25 Jahren Einige Solarzellen haben die 40-Jahres-Marke erreicht und degenerieren in der Regel mit einem Wirkungsgrad von 0,5% pro Jahr.

Die längere Lebensdauer der Gezeitenkraft macht sie auf lange Sicht wesentlich kostengünstiger. Selbst Kernkraftwerke halten nicht so lange. Laut einem BBC-Bericht wird beispielsweise das neue Kernkraftwerk Hinckley Point C, das in Somerset, Großbritannien, gebaut werden soll, nach seiner Fertigstellung voraussichtlich rund 60 Jahre lang Strom liefern.

Nachteile der Gezeitenenergie: Mangel an Forschung

Während die wahren Auswirkungen von Gezeitensperren und Turbinen auf die Meeresumwelt noch nicht vollständig erforscht wurden, wurden einige Untersuchungen durchgeführt, wie Sperren den Meeresspiegel beeinflussen und ähnliche negative Auswirkungen wie Wasserkraft haben können.

In einem 2010 von der US National Oceanic and Atmospheric Association in Auftrag gegebenen Bericht mit dem Titel „Umwelteinflüsse der Gezeitenenergieentwicklung“ wurden verschiedene Umwelteinflüsse identifiziert, darunter die „Änderung von Strömen und Wellen“, die „Emission von Elektro- Magnetfelder “(EMFs) und ihre Auswirkungen auf das Leben im Meer sowie die„ Toxizität von Farben, Schmiermitteln und Antifouling-Beschichtungen “, die bei der Herstellung von Geräten verwendet werden.

Das Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) wurde untersucht der Effekt von eine Gezeitenturbine in Strangford Lough vor der Küste Nordirlands. Das Marine Sciences Lab des PNNL war besonders daran interessiert, wie sich die Gezeitenturbine auf die lokalen Seehunde, Seehunde und Schweinswale in der Region auswirkte. Die von Atlantis hergestellte Turbine konnte sich abschalten, wenn sich größere Säugetiere näherten.

Es besteht jedoch noch weiterer Forschungsbedarf.

„Das natürliche Auf und Ab des Ozeans kann sein Eine reichlich vorhandene, konstante Energiequelle. Bevor wir jedoch Stromversorgungsgeräte ins Wasser stellen können, müssen wir wissen, wie sie sich auf die Meeresumwelt auswirken können “, sagte die PNNL-Ozeanografin Andrea Copping in einem Forschungsbericht.

“ Wir müssen vorher beweisen, dass es keine Auswirkungen gibt, und wir können nicht. Wir haben keinen konkreten Beweis, nur Theorien, die auf vorhandenem Wissen und Computermodellierung basieren. “

Nachteile der Gezeitenenergie: Die Auswirkungen von EMF-Emissionen

Elektromagnetische Emissionen können auch die Empfindlichkeit stören Meereslebewesen. Jeff Ward, Meeresökologe bei PNNL, sagte, die Organisation beobachte, wie EMFs die Fähigkeit jugendlicher Coho-Lachse schädigen, Raubtiere zu erkennen und ihnen auszuweichen, oder die negativen Auswirkungen auf Dungeness-Krabben, Gerüche durch ihre Antennen zu erkennen. Sie beobachten auch, ob Meereslebewesen im Allgemeinen von EMFs angezogen oder abgestoßen werden.

Ward sagte auf der Oceans 2010-Konferenz: „Wir wissen wirklich nicht, ob die Tiere betroffen sein werden oder nicht. Es gibt überraschend wenig Umfassende Forschung, um sicher zu sein. “

Obwohl die Auswirkungen von EMF nicht viel erforscht wurden, ergab eine Studie der Europäischen Kommission im Jahr 2015, dass EMF auch Auswirkungen auf die Migrationswege des Meereslebens in haben könnten Das Gebiet.

Bestimmte Arten, die für EMFs anfällig sind, sind Haie, Schlittschuhe, Rochen, Krebstiere, Wale, Delfine, Knochenfische und Meeresschildkröten. Viele dieser Tiere nutzen natürliche Magnetfelder, um in ihrer Umgebung zu navigieren.

Die schlüssigste Studie laut den Umweltauswirkungen von Lärm, Vibrationen und elektromagnetischen Emissionen aus erneuerbaren Meeresenergien der Europäischen Kommission war eine Beobachtung der Migration von Aalen. Die Studie ergab, dass der EMF die Aale verursachte von ihrem instinktiven Migrationsweg abzulenken , aber „die Individuen wurden nicht zu lange umgeleitet und nahmen ihre ursprüngliche Flugbahn wieder auf.“

Ein anderes Experiment ergab, dass benthische Elasmobranchen – zu denen Haie, Rochen und Schlittschuhe gehören – von einer EMF-Quelle angezogen wurden, die aus einem Unterwasser emittiert wurde Nabelschnur. Auch hier gab es keine schlüssigen Hinweise auf kumulative, nachteilige Auswirkungen.

Nachteile der Gezeitenenergie: hohe Baukosten

Es ist nicht zu vermeiden, dass die Gezeitenkraft eine der schwersten hält -front Preisschilder. Das geplante Swansea Bay Tidal Lagoon-Projekt in Wales, Großbritannien, kostet 1,3 Mrd. GBP (1,67 Mrd. USD). Das oben erwähnte Gezeitenkraftwerk am Sihwa-See kostete 560 Millionen US-Dollar, und das La Rance-Kraftwerk kostete 1966 620 Millionen Franken. Mit einem Online-Umrechnungs- und Inflationsrechner entspricht dies 2018 etwa 940 Millionen US-Dollar.

Im Vergleich Der Tengger Desert Solar Park kostete bei einer installierten Gesamtleistung von 850 MW rund 530 Mio. USD und ist damit mit einer Gesamtkapazität von 254 MW kostengünstiger als der Sihwa Lake. Ebenso kostete der Roscoe-Windpark bei einer Leistung von 781 MW rund 1 Mrd. USD, verglichen mit dem Gezeitenprojekt in Swansea Bay, das voraussichtlich insgesamt rund 320 MW erzeugen wird.

Während die langfristigen Erzeugungskosten im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energiesystemen relativ gut sind, machen die anfänglichen Baukosten die Investition in Gezeitenenergie zu einem besonders riskanten Unterfangen.

Erstens die Installation eines Gezeitensystems ist technologisch herausfordernd. Die Hersteller konkurrieren mit dem sich bewegenden Ozean, und die Ausrüstung und das technische Wissen, die für den erfolgreichen Bau des Systems erforderlich sind, sind in der Regel sehr teuer, insbesondere im Vergleich zu einem Wind- oder Solarpark der vorherige Abschnitt. Unternehmen, die ein Gezeitenkraftsystem verwalten, müssen kontinuierlich analysieren, welche Auswirkungen es auf die spezifische Umgebung hat, in der sie tätig sind. Dies erfordert Forschung und Bewertung von Umweltschützern, Meeresbiologen und geografischen Experten, um die Zerstörung empfindlicher Ökosysteme zu mildern, was kostspielig sein kann.

Ted Brekken, Associate Professor für Energiesysteme an der Oregon State University, ist sich jedoch weiterhin sicher, dass dies technologisch ist Fortschritte werden dazu beitragen, einige dieser Kosten zu senken, und Yale Environment 360 mitteilen: „Die Technologie hat sich weiterentwickelt, was eine gute Nachricht ist. Das große Problem besteht jedoch darin, die Kosten zu senken. Im Moment gibt es die Realität, während wir überleben.“ kommen Sie dorthin.

„Irgendwann werden alle einfachen, billigen Installationen für Wind und Sonne durchgeführt. Und dann steht die Meeresenergie an nächster Stelle. “