Az árapály-energia az egyik legfontosabb megújuló energiaforrás, ugyanakkor az egyik infantilisabb is. Milyen árapály-energia előnyöket és hátrányokat kell figyelembe venni, amikor ebbe a viszonylag zöld energiaforrásba kívánunk befektetni?

Az árapályok erejét felhasználva az energia a hold és a nap gravitációs húzásából származik, amely a vizet felfelé húzza, míg a Föld forgási és gravitációs ereje lehúzza a vizet, ezáltal magas és mély árapályokat hoz létre.

A víznek ez a mozgása a változó árapályoktól a mozgási energia természetes formája.

Csak egy gőzfejlesztő, árapályturbina vagy az innovatívabb dinamikus árapályerő (DTP) technológia szükséges ahhoz, hogy a kinetikus energiát villamos energiává alakítsa. A SIMEC Atlantis mérnöki társaság nemrégiben megtervezte a világ legnagyobb egyrotoros árapályturbináját, amely alacsonyabb üzemeltetési és karbantartási költségekkel több áramot képes előállítani.

Az árapály azonban jelenleg nem a legolcsóbb megújuló energia, és az árapályerő környezeti tényleges hatásait még nem határozták meg teljesen. Íme néhány árapály-energia előny és hátrány, amelyeket nem szabad figyelmen kívül hagyni.

Az árapály energia előnyei: tiszta és kompakt

Az árapály-energia ismert zöld energiaforrás, legalábbis a nulla üvegházhatású gáz kibocsátása szempontjából. Ez sem foglal annyi helyet. A világ legnagyobb árapályprojektje a dél-koreai Sihwa-tói árapályerőmű, amelynek beépített kapacitása 254 MW. A 2011-ben létrehozott projekt könnyedén hozzáadódott egy 1994-ben épített 12,5 km hosszú tengerparthoz, hogy megvédje a partot az áradásoktól és támogassa a mezőgazdasági öntözéseket.

Hasonlítsa össze ezt a legnagyobb szélerőműparkokkal, például mint az amerikai texasi Roscoe szélerőmű, amely 400 km2 termőföldet foglal el, vagy a 202,3 km2-es Fowler Ridge szélprojekt Indiana-ban.

Még a naperőművek is általában nagyobbak, mint például a Tengger Desert Solar Park Kína, amelynek területe 43 km2, és a Bhadla Industrial Solar Park, amely 45 km2 nagyságú földterületen terül el Rajasthanban, Indiában.

Ebben a tekintetben még az elég hosszú partszakasszal rendelkező kis országok is hasznosíthatják az árapályerőt. olyan módon, hogy másképp nem versenyezhetnek a szárazföldben gazdag országokkal, például az Egyesült Államokkal, Kínával és Indiával a nap és a szél terén.

Az árapályenergia előnyei: folyamatos, kiszámítható energia

Az árapályerő másik előnye, hogy kiszámítható. Az égitestek gravitációs erői nem fognak hamarosan megállni. Továbbá, mivel a dagály és az apály ciklikus, a mérnökök számára sokkal könnyebb hatékony rendszereket tervezni, mint mondani, hogy megjósolják, mikor fúj a szél, vagy mikor süt a nap.

Ez év júniusában a Bloomberg beszámolt arról, hogy az Egyesült Királyság kilenc napot töltött el anélkül, hogy szinte bármilyen szélenergiát termelt volna. Május 26. és június 3. között az Egyesült Királyság szélerőműveiből előállított energia több mint 6000 MW-ról kevesebb, mint 500 MW-ra csökkent. Ezzel szemben a tudósok már tudják a vízmennyiséget és az árapály-felszerelés várható teljesítményét az építkezés előtt.

Az árapály-energia alacsony sebességnél is viszonylag virágzó, szemben a szélenergiával. A víz ezerszer nagyobb sűrűségű, mint a levegő, és az árapályturbinák akár 1 m / s, vagy 2,2 mph sebességgel is képesek villamos energiát előállítani. Ezzel szemben a legtöbb szélturbina 3 m / s-4 m / s, vagy 7 mph-9 mph sebességgel kezd villamos energiát termelni.

Ráadásul az ipar technológiai fejlődése csak olcsóbb és fenntarthatóbb árapály-energia megoldásokat eredményez.

“A hullámenergia-átalakítók történelmileg költségesek és nagyok voltak az energiatermelésükhöz képest. De nem szabad hagynunk, hogy ez meghatározza az árapály-ipar jövőjét. A globális villamosenergia-igény körülbelül 10-20% -át ki lehet elégíteni. hullámhatással ”- mondja Diego Pavia, az InnoEnergy vezérigazgatója.

” Ez egy nagyon kiszámítható energiaforrás, és általában ellensúlyozza a nap és a szél intervallumait – kiegyenlítve a hálózatot az alacsony szintű energiaköltséggel. Az egyik eszközünk, a CorPower, kihívást jelent az ipar gondolkodására a hullámenergiáról az emberi szív alapelveinek felhasználásával. Hullámenergia-átalakítóján keresztül a vállalat ötször nagyobb hullámenergia-abszorpciót képes leadni, mint más technológiák. És ezért nem szabad figyelmen kívül hagyni a hullámenergia erejét. ”

Az árapály-energia előnyei: a berendezések hosszú élettartama

Az árapály-erőművek sokkal tovább tarthatnak, mint a szél- vagy napfarmok, a hosszú élettartam négyszerese. Az árapályos gátak hosszú betonszerkezetek, amelyeket általában a folyótorkolatokon építenek. A duzzasztógátak mentén alagutak vannak, amelyek turbinákat tartalmaznak, amelyek megfordulnak, amikor az egyik oldalon a víz átfolyik a gáton a másik oldalra. Ezeknek a gátszerű szerkezeteknek az élettartama körülbelül 100 év.A francia La Rance például 1966 óta működik, és továbbra is jelentős mennyiségű áramot termel évente.

A szélturbinákra és napelemekre általában 20-25 év garancia vonatkozik, és bár egyes napelemek elérték a 40 éves határt, jellemzően évente 0,5% -os hatékonysággal degenerálódnak.

Az árapály-energia hosszabb élettartama hosszú távon sokkal költséghatékonyabbá teszi. Még az atomerőművek sem tartanak ilyen sokáig. Például az Egyesült Királyságban, az Egyesült Királyságban, Somersetben megépítendő új Hinckley Point C atomerőmű a BBC jelentése szerint becslések szerint körülbelül 60 évig biztosítja majd az áramellátást.

Az árapály energia hátrányai: a kutatás hiánya

Noha az árapály-duzzasztógátak és turbinák valódi hatásait a tengeri környezetre még nem fedezték fel teljes körűen, néhány kutatást folytattak arról, hogy a gátak hogyan manipulálják az óceán szintjét, és hasonló negatív hatásokkal járhatnak, mint a vízerő.

Az Egyesült Államok Nemzeti Óceán- és Légköri Szövetsége által megrendelt, „Az árapály-energia fejlődésének környezeti hatásai” címet viselő 2010. évi jelentés számos környezeti hatást azonosított, köztük az „áramok és hullámok változását”, az „elektromos áram kibocsátását”. mágneses mezők ”(EMF-ek) és hatásai a tengeri élővilágra, valamint a berendezések gyártása során alkalmazott„ festékek, kenőanyagok és szennyeződésgátló bevonatok toxicitása ”.

A csendes-óceáni északnyugati nemzeti laboratórium (PNNL) tanulmányozta a hatása árapályturbina Strangford Lough-nál Észak-Írország partjainál. A PNNL Tengerészettudományi laboratóriumát különösen érdekelte, hogy az árapályturbina milyen hatással volt a környéken lakó helyi kikötőfókákra, szürkefókákra és delfinekre. A vizsgált Atlantisz által gyártott turbina képes volt kikapcsolni, amikor nagyobb emlősök közeledtek.

Azonban továbbra is szükség van további kutatásokra.

“Az óceán természetes hullámzása és áramlása bőséges, állandó energiaforrás. De mielőtt az elektromos eszközöket elhelyezhetnénk a vízben, tudnunk kell, hogyan befolyásolhatják a tengeri környezetet. “- mondta Andrea Copping, a PNNL óceánkutatója egy kutatási cikkében.

” Mi előzetesen be kell bizonyítanunk, hogy nincs hatás, és mi sem. Nincsenek konkrét bizonyítékaink, csupán a meglévő tudáson és számítógépes modellezésen alapuló elméletek. ”

Az árapályenergia hátrányai: az EMF-kibocsátás hatása

Az elektromágneses emisszió az érzékenységet is megzavarhatja. tengeri élet. A PNNL tengeri ökológus munkatársa, Jeff Ward elmondta, hogy a szervezet azt figyelte, hogy az EMF-ek hogyan károsítják a fiatalkori Coho lazacok képességét a ragadozók felismerésére és megkerülésére, vagy a Dungeness rákokra gyakorolt negatív hatást, hogy antennáikon keresztül észleljék a szagokat. Megfigyelik azt is, hogy az EMF-ek általában vonzzák-e a tengeri életet vagy taszítják-e.

Ward az Oceans 2010 konferencián azt mondta: “Valóban nem tudjuk, hogy az állatokat érinti-e vagy sem. Meglepően kevés van. átfogó kutatás, hogy ezt biztosan elmondhassam. ”

Noha nem sok kutatást végeztek az elektromágneses áramkörök hatásairól, az Európai Bizottság 2015-ös tanulmánya azt találta, hogy az elektromágneses mezők hatással lehetnek a tengeri élet migrációs útvonalaira is. A terület.

Az EMF-re fogékony fajok a cápák, korcsolyák, sugarak, rákfélék, bálnák, delfinek, csontos halak és tengeri teknősök. Ezen állatok közül sok természetes mágneses teret használ fel a környezetében való navigáláshoz.

A legmeggyőzőbb tanulmány az Európai Bizottság „A tengeri megújuló energiaforrások zajának, rezgéseinek és elektromágneses kibocsátásának környezeti hatásai” szerint az angolnák vándorlásának megfigyelése volt. A tanulmány megállapította, hogy az EMF okozta az angolnákat hogy eltereljék ösztönös migrációs útjukat , de “az egyéneket nem terelték túl sokáig, és folytatták eredeti pályájukat”.

Egy másik kísérlet azt találta, hogy a bentos elasmobranchs – beleértve a cápákat, sugarakat és korcsolyákat – vonzódott a tenger alatti EMF-forráshoz köldök. Ismét nem volt meggyőző bizonyíték kumulatív, káros hatásokra.

Az árapály energia hátrányai: magas építési költségek

Nem kerülhető el, hogy az árapályerő az egyik legnehezebbet hordozza. elülső árcédulák. A javasolt Swansea-öböl árapály-lagúna projektje az Egyesült Királyságban, Walesben 1,3 milliárd font (1,67 milliárd dollár). A fent említett Sihwa-tó árapály-erőmű ára 560 millió dollár, a La Rance pedig 620 millió frankba került 1966-ban. Online konverziós és inflációs számológépet használva ez nagyjából megegyezik 2018-ban 940 millió dollárral.

Összehasonlításként , A Tengger Desert Solar Park körülbelül 530 millió dollárba került, a teljes beépített kapacitás 850 MW, ami költséghatékonyabb, mint a Sihwa-tó, 254 MW teljes kapacitás mellett. Hasonlóképpen, a Roscoe szélerőmű körülbelül 1 milliárd dollárba került 781 MW teljesítményért, szemben a Swansea-öböl árapályprojektjével, amely várhatóan összesen mintegy 320 MW-ot fog termelni.

Míg a hosszú távú termelési költségek viszonylag jók a többi megújuló energia rendszerhez képest, a kezdeti építési költségek miatt az árapály-energiába történő befektetés különösen kockázatos vállalkozás.

Először is, az árapályrendszer telepítése technológiailag kihívást jelent. A gyártók versenyeznek a mozgó óceán ellen, és a rendszer sikeres felépítéséhez szükséges felszerelések és technikai ismeretek általában nagyon drágák, különösen egy szél- vagy naperőműpel összehasonlítva.

A második költség a az előző szakasz. Az árapály-áramellátó rendszert kezelő vállalatoknak folyamatosan elemezniük kell annak hatását az adott környezetre, amelyben működnek. Ehhez kutatásra és értékelésre van szükség környezetvédőktől, tengerbiológusoktól és földrajzi szakértőktől az érzékeny ökoszisztémák pusztulásának enyhítése érdekében, ami költséges lehet.

Azonban az Oregoni Állami Egyetem Ted Brekken, az energetikai rendszerek docense továbbra is biztos abban, hogy A haladás elősegíti ezen költségek némelyikének mérséklését, és elmondta a Yale Environment 360-nak: “A technológia folyamatosan haladt előre, ami jó hír. De a nagy kérdés a költségek csökkentése. Jelenleg ott van a valóság, hogy túléljük, miközben mi érjen oda.

“Egy bizonyos ponton minden egyszerű, olcsó szél- és napenergia-telepítést elvégeznek. És akkor az óceánenergia következik a sorban. ”