Vuorovesivirta on yksi tärkeimmistä uusiutuvista energialähteistä, mutta myös infantiilisimpiä. Mitkä ovat vuorovesienergian edut ja haitat, jotka on otettava huomioon, kun investoidaan tähän suhteellisen vihreään energialähteeseen?
Vuorovesien voimalla energiaa tuotetaan sekä kuun että auringon painovoimasta, joka vetää vettä ylöspäin, kun taas maapallon pyörimis- ja painovoima vetää vettä alaspäin, mikä aiheuttaa korkeita ja matalia vuorovesiä.
Tämä veden liike muuttuvista vuorovesiä on kineettisen energian luonnollinen muoto.
Tarvitaan vain höyrygeneraattori, vuorovesiturbiini tai innovatiivisempi dynaaminen vuorovesi (DTP) -tekniikka kineettisen energian muuttamiseksi sähköksi. Suunnitteluyritys SIMEC Atlantis suunnitteli äskettäin maailman suurimman yhden roottorin vuorovesiturbiinin, joka voi tuottaa enemmän sähköä alhaisemmilla käyttö- ja ylläpitokustannuksilla.
Vuorovesi ei kuitenkaan tällä hetkellä ole halvin uusiutuvan energian muoto, eikä vuorovesivirran todellisia vaikutuksia ympäristöön ole vielä täysin määritelty. Tässä on joitain vuorovesienergian etuja ja haittoja, joita ei pidä unohtaa.
Vuorovesienergian edut: puhdas ja kompakti
Vuorovesivirta on tunnettu vihreän energian lähde, ainakin kasvihuonekaasupäästöjen ollessa nolla. Se ei myöskään vie niin paljon tilaa. Maailman suurin vuorovesi-projekti on Sihwa Lake -henkivoimala Etelä-Koreassa, jonka asennuskapasiteetti on 254 MW. Vuonna 2011 perustettu projekti lisättiin helposti 12,5 km: n pituiseen, vuonna 1994 rakennettuun seinään suojaamaan rannikkoa tulvilta ja tukemaan maatalouden kastelua.
Vertaa tätä joihinkin suurimpiin tuulipuistoihin, kuten Roscoen tuulipuisto Teksasissa, Yhdysvalloissa, joka vie 400 km2 viljelysmaata, tai 202,3 km2 Fowler Ridge -tuuliprojekti Indianassa.
Jopa aurinkopuistot ovat yleensä suurempia, kuten Tengger Desert Solar Park Kiina, jonka pinta-ala on 43 km2, ja Bhadla Industrial Solar Park, joka on levinnyt 45 km2: n suuruiselle maalle Rajasthanissa Intiassa.
Tältä osin jopa pienet maat, joilla on riittävän pitkä rantaviiva, voivat hyödyntää vuorovesivoimaa tavoilla, joita he eivät muuten pystyisi kilpailemaan maarikkaiden maiden, kuten Yhdysvaltojen, Kiinan ja Intian, kanssa auringosta ja tuulesta.
Vuorovesienergian edut: jatkuva, ennustettavissa oleva energia
Toinen vuorovesivirran etu on, että se on ennustettavissa. Taivaankappaleiden painovoimat eivät lopu milloin tahansa pian. Lisäksi, koska nousuveden ja laskuveden aalto on suhdanteita, insinöörien on paljon helpompaa suunnitella tehokkaita järjestelmiä kuin ennustaa, milloin tuuli puhaltaa tai milloin aurinko paistaa.
Tämän vuoden kesäkuussa Bloomberg ilmoitti, että Yhdistynyt kuningaskunta meni yhdeksän päivää tuottamatta melkein mitään tuulivoimaa. Ison-Britannian tuulipuistoista tuotettu sähkö laski 26. toukokuuta – 3. kesäkuuta 3.000 MW: sta alle 500 MW: iin. Sitä vastoin tiedemiehet tietävät jo veden määrän ja tehon, jonka vuorovesilaitteet todennäköisesti tuottavat ennen rakentamista.
Vuorovesivirta on myös suhteellisen vauras pienillä nopeuksilla, toisin kuin tuulivoima. Veden tiheys on tuhat kertaa suurempi kuin ilman, ja vuorovesiturbiinit voivat tuottaa sähköä jopa 1 m / s tai 2,2 mph nopeudella. Sitä vastoin useimmat tuuliturbiinit alkavat tuottaa sähköä nopeudella 3 m / s-4 m / s tai 7 mph-9 mph.
Lisäksi alan tekninen kehitys ajaa vain halvempia ja kestävämpiä vuorovesiratkaisuja.
”Aallonenergian muuntimet ovat historiallisesti olleet kalliita ja suuria verrattuna niiden energiantuotantoon. Mutta meidän ei pidä antaa sen määritellä vuorovesialan tulevaisuutta. Noin 10-20% maailman sähkön kysynnästä voitaisiin tyydyttää aaltovoimalla ”, sanoo InnoEnergyn toimitusjohtaja Diego Pavia.
” Se on hyvin ennustettavissa oleva energialähde ja kompensoi tyypillisesti auringon ja tuulen ajoittaisuuden – tasapainottaen verkon pienillä tasoitetuilla energiakustannuksilla. Yksi resursseistamme, CorPower, haastaa, miten teollisuus ajattelee aaltoenergiaa käyttämällä ihmissydämen periaatteita. Aaltoenergianmuuntimensa avulla yritys pystyy tuottamaan viisi kertaa suuremman aaltoenergian absorboinnin kuin muut tekniikat. Ja siksi aaltoenergian voimaa ei pidä unohtaa. ”
Vuorovesienergian edut: laitteiden pitkäikäisyys
Vuorovesivoimalaitokset voivat kestää paljon kauemmin kuin tuuli- tai aurinkopuistot. noin neljä kertaa pitkäikäisyys. Vuorovesipatsaat ovat pitkiä betonirakenteita, jotka yleensä rakennetaan jokisuistojen yli. Patoilla on pitkin tunneleita, joissa on turbiineja, jotka käännetään, kun vesi toisella puolella virtaa padon läpi toiselle puolelle. Näiden padon kaltaisten rakenteiden sanotaan elävän noin 100 vuotta.Esimerkiksi La Rance Ranskassa on ollut toiminnassa vuodesta 1966 ja tuottaa edelleen merkittäviä määriä sähköä vuosittain.
Tuuliturbiinien ja aurinkopaneelien takuu on yleensä 20-25 vuotta, ja vaikka Jotkut aurinkokennot ovat saavuttaneet 40 vuoden rajan, ne yleensä rappeutuvat 0,5 prosentin hyötysuhteella vuodessa.
Vuorovesivirran pidempi käyttöikä tekee siitä paljon kilpailukykyisemmän pitkällä aikavälillä. Jopa ydinvoimalat eivät kestä niin kauan. Esimerkiksi uuden Hinckley Point C -ydinvoimalan, joka on tarkoitus rakentaa Somersetiin, Iso-Britanniaan, arvioidaan tuottavan virtaa noin 60 vuoden ajan valmistumisen jälkeen BBC: n raportin mukaan.
Vuorovesienergian haitat: tutkimuksen puute
Vaikka vuorovesi- ja turbiinien todellisia vaikutuksia meriympäristöön ei ole täysin tutkittu, on tutkittu, miten patoilla manipuloidaan valtameren tasoa ja millä voi olla samanlaisia kielteisiä vaikutuksia kuin vesivoimalla.
Yhdysvaltain kansallisen valtamerien ja ilmakehän yhdistyksen teettämässä raportissa ” Vuorovesienergian kehityksen ympäristövaikutukset ” todettiin vuonna 2010 useita ympäristövaikutuksia, kuten ”virtojen ja aaltojen muutos”, ”sähköenergian päästöt”. magneettikentät ”(EMF) ja niiden vaikutukset meren elämään sekä laitteiden valmistuksessa käytettyjen” maalien, voiteluaineiden ja likaantumista estävien pinnoitteiden myrkyllisyys ”.
Tyynenmeren luoteisosaston kansallinen laboratorio (PNNL) tutki vaikutus vuorovesiturbiini Strangford Loughissa Pohjois-Irlannin rannikon edustalla. PNNL: n meritieteiden laboratorio oli erityisen kiinnostunut siitä, miten vuorovesiturbiini vaikutti alueella asuviin paikallisiin hylkeisiin, harmaahylkeisiin ja pyöriäisiin. Tutkittu Atlantiksen valmistama turbiini pystyi sammumaan, kun suuremmat nisäkkäät lähestyivät.
Lisätutkimuksia on kuitenkin edelleen tarpeen.
”Meren luonnollinen laskuvesi ja virtaus voivat olla runsas, jatkuva energialähde. Mutta ennen kuin voimme sijoittaa voimalaitteita veteen, meidän on tiedettävä, miten ne voivat vaikuttaa meriympäristöön ”, sanoi PNNL: n meritieteilijä Andrea Copping tutkimusartikkelissa.
” Me on todistettava etukäteen, ettei vaikutusta ole, emmekä voi. Meillä ei ole konkreettisia todisteita, vain olemassa olevaan tietoon ja tietokonemallinnukseen perustuvat teoriat. ”
Vuorovesienergian haitat: EMF-päästöjen vaikutus
Sähkömagneettiset päästöt voivat myös häiritä herkkiä meren elämää. Kollegan PNNL-meriekologin Jeff Wardin mukaan organisaatio tarkkaili, kuinka EMF: t vahingoittavat Coho-lohen nuorten kykyä tunnistaa ja välttää saalistajia, tai negatiivisia vaikutuksia Dungeness-rapuihin havaita hajut antennien kautta. He tarkkailevat myös, houkuttelevatko merielämää sähkömagneettiset kentät yleensä.
Ward sanoi Oceans 2010 -konferenssissa: ”Emme todellakaan tiedä, vaikuttavatko eläimet vai ei. Yllättävän vähän on kattava tutkimus sanottavan varmasti. ”
Vaikka sähkömagneettisten kenttien vaikutuksia ei ole tutkittu paljon, Euroopan komission vuonna 2015 tekemässä tutkimuksessa todettiin, että sähkömagneettisilla kentillä voi olla vaikutusta myös meren muuttoliikkeisiin Erityisiä lajeja, jotka ovat alttiita sähkömagneettisille kentille, ovat hait, luistimet, säteet, äyriäiset, valaat, delfiinit, luiset kalat ja merikilpikonnat. Monet näistä eläimistä käyttävät luonnollisia magneettikenttiä liikkuessaan ympäristössään.
Euroopan komission ”Uusiutuvasta merestä peräisin olevan melun, tärinän ja sähkömagneettisten päästöjen ympäristövaikutukset” mukaan kaikkein vakuuttavin tutkimus oli havainto ankeriaiden muuttoliikkeestä. Tutkimuksen mukaan EMF aiheutti ankeriaat siirtyä vaistomaiselta muuttoreitiltään , mutta ”yksilöitä ei viety liian kauan ja he jatkoivat alkuperäistä liikerataa”.
Toisessa kokeessa havaittiin, että pohjaeläimet – mukaan lukien hait, säteet ja luistimet – houkuttelivat merenalaisesta EMF-lähteestä. napanuora. Jälleen ei ollut vakuuttavia todisteita kumulatiivisista, haitallisista vaikutuksista.
Vuorovesienergian haitat: korkeat rakennuskustannukset
Ei voida välttää sitä, että vuorovesi on yksi raskaimmista. -hintaliput. Ehdotetun Swansea Bay Tidal Lagoon -hankkeen hinta Walesissa, Iso-Britanniassa, on 1,3 miljardia puntaa (1,67 miljardia dollaria). Edellä mainittu Sihwa Lake -henkivoimala maksoi 560 miljoonaa dollaria ja La Rance 620 miljoonaa frangia vuonna 1966. Online-muunnos- ja inflaatiolaskuria käyttämällä se on suunnilleen 940 miljoonaa dollaria vuonna 2018.
Vertailun vuoksi , Tengger Desert Solar Park maksaa noin 530 miljoonaa dollaria 850 MW: n kokonaisasennuskapasiteetista, mikä tekee siitä kustannustehokkaamman kuin Sihwa-järvi, 254 MW: n kokonaiskapasiteetilla. Samoin Roscoen tuulipuisto maksoi noin miljardi dollaria 781 MW: n tehosta verrattuna Swansea Bayn vuorovesi-projektiin, jonka odotetaan tuottavan yhteensä noin 320 MW.
Vaikka pitkän aikavälin tuotantokustannukset ovat suhteellisen hyvät verrattuna muihin uusiutuvien energialähteiden järjestelmiin, alkuvaiheen rakennuskustannukset tekevät vuorovesienergiaan sijoittamisesta erityisen riskialtista hanketta.
Ensinnäkin vuorovesijärjestelmän asentaminen on teknisesti haastava. Valmistajat kilpailevat liikkuvan valtameren kanssa, ja järjestelmän rakentamiseen tarvittavat laitteet ja tekniset tiedot ovat tyypillisesti erittäin kalliita, varsinkin verrattuna tuuli- tai aurinkopuistoon.
Toinen kustannus liittyy vuonna edellisessä osassa. Yritysten, jotka hallitsevat vuorovesijärjestelmää, on suoritettava jatkuva analyysi vaikutuksista, joita sillä on tiettyyn toimintaympäristöön. Tämä vaatii tutkimusta ja arviointia ympäristönsuojelijoilta, meribiologeilta ja maantieteellisiltä asiantuntijoilta arkaluontoisten ekosysteemien tuhoutumisen lieventämiseksi, mikä voi olla kallista.
Oregonin osavaltion yliopiston energiajärjestelmien apulaisprofessori Ted Brekken on kuitenkin varma, että teknologinen eteneminen auttaa lieventämään joitain näistä kustannuksista, kertoen Yale Environment 360: lle: ”Teknologia on edennyt eteenpäin, mikä on hyvä uutinen. Mutta iso asia on kustannusten alentaminen. Tällä hetkellä on todellisuus selviytyä, kun me pääse sinne.
”Jossain vaiheessa kaikki helpot ja halvat asennukset tuuli- ja aurinkoenergialle tehdään. Ja sitten valtamerienergia on seuraava. ”
