Energia pływów jest jednym z głównych źródeł energii odnawialnej, ale także jednym z najbardziej infantylnych. Jakie są zalety i wady energii pływów, które należy wziąć pod uwagę, chcąc zainwestować w to stosunkowo zielone źródło energii?
Wykorzystując siłę pływów, energia jest wytwarzana z przyciągania grawitacyjnego zarówno księżyca, jak i słońca, który ciągnie wodę w górę, podczas gdy siła obrotowa i grawitacyjna Ziemi ściąga wodę w dół, tworząc w ten sposób przypływy i odpływy.
Ten ruch wody ze zmieniających się pływów jest naturalną formą energii kinetycznej.
Wystarczy generator pary, turbina pływowa lub bardziej innowacyjna technologia dynamicznej mocy pływowej (DTP), aby zamienić energię kinetyczną w energię elektryczną. Firma inżynieryjna SIMEC Atlantis niedawno zaprojektowała największą na świecie turbinę pływową z jednym wirnikiem, która może wytwarzać więcej energii elektrycznej przy niższych kosztach eksploatacji i konserwacji.
Jednak pływy nie są obecnie najtańszą formą energii odnawialnej, a rzeczywisty wpływ energii pływów na środowisko nie został jeszcze w pełni określony. Oto kilka zalet i wad energii pływów, których nie można przeoczyć.
Zalety energii pływów: czysta i kompaktowa
Siła pływów jest znanym źródłem zielonej energii, przynajmniej pod względem emisji zerowych gazów cieplarnianych. Nie zajmuje też dużo miejsca. Największym projektem pływowym na świecie jest elektrownia Sihwa Lake Tidal w Korei Południowej, o zainstalowanej mocy 254 MW. Projekt, który powstał w 2011 roku, został z łatwością dodany do 12,5-kilometrowego falochronu zbudowanego w 1994 roku w celu ochrony wybrzeża przed powodzią i wspomagania nawadniania rolnictwa.
Porównaj to z niektórymi z największych farm wiatrowych, takich jak jak farma wiatrowa Roscoe w Teksasie w USA, która zajmuje 400 km2 gruntów rolnych, lub projekt wiatrowy Fowler Ridge o powierzchni 202,3 km2 w stanie Indiana.
Nawet farmy słoneczne są zwykle większe, takie jak Tengger Desert Solar Park w Chiny, które zajmują obszar 43 km2 i Bhadla Industrial Solar Park, który rozciąga się na 45 km2 lądu w Radżastanie w Indiach.
Pod tym względem nawet małe kraje o wystarczająco długim odcinku linii brzegowej mogą wykorzystywać siłę pływów w sposób, w jaki inaczej nie mogłyby konkurować z krajami bogatymi w lądy, takimi jak Stany Zjednoczone, Chiny i Indie, jeśli chodzi o energię słoneczną i wiatrową.
Zalety energii pływów: ciągła, przewidywalna energia
Kolejną zaletą siły pływowej jest jej przewidywalność. Siły grawitacyjne ciał niebieskich nie zatrzymają się w najbliższym czasie. Ponadto, ponieważ przypływy i odpływy mają charakter cykliczny, inżynierom znacznie łatwiej jest zaprojektować wydajne systemy, niż powiedzmy przewidywanie, kiedy wiać będzie wiatr lub kiedy zaświeci słońce.
W czerwcu tego roku Bloomberg poinformował, że Wielka Brytania przeżyła dziewięć dni bez generowania prawie żadnej energii wiatrowej. Od 26 maja do 3 czerwca moc generowana przez brytyjskie farmy wiatrowe spadła z ponad 6 000 MW do mniej niż 500 MW. W przeciwieństwie do tego naukowcy znają już objętość wody i poziom mocy, jaką sprzęt pływowy prawdopodobnie wygeneruje przed rozpoczęciem budowy.
Siła pływów jest również stosunkowo dobra przy niskich prędkościach, w przeciwieństwie do energii wiatru. Woda ma tysiąc razy większą gęstość niż powietrze, a turbiny pływowe mogą wytwarzać energię elektryczną z prędkością zaledwie 1 m / s lub 2,2 mil na godzinę. W przeciwieństwie do tego większość turbin wiatrowych zaczyna wytwarzać energię elektryczną z prędkością 3 m / s-4 m / s lub 7 mil na godzinę-9 mil na godzinę.
Ponadto postęp technologiczny w branży będzie napędzał tylko tańsze i bardziej zrównoważone rozwiązania w zakresie energii pływowej.
„Historycznie rzecz biorąc, konwertery energii fal były kosztowne i duże w porównaniu z ich produkcją energii. Ale nie powinniśmy pozwolić, aby to określało przyszłość przemysłu pływowego. Około 10–20% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną mogłoby zostać zaspokojone przez energię fal ”- mówi Diego Pavia, dyrektor generalny InnoEnergy.
„ Jest to bardzo przewidywalne źródło energii, które zazwyczaj kompensuje nieciągłość słoneczną i wiatrową – równoważąc sieć niskim kosztem energii. Jednym z naszych atutów, CorPower, jest kwestionowanie sposobu, w jaki branża myśli o energii fal, stosując zasady ludzkiego serca. Dzięki konwerterowi energii fal firma jest w stanie zapewnić pięciokrotnie wyższą absorpcję energii fal niż inne technologie. Dlatego nie należy zapominać o sile energii fal. ”
Zalety energii pływów: żywotność sprzętu
Elektrownie pływowe mogą działać znacznie dłużej niż farmy wiatrowe lub słoneczne około czterokrotnie dłuższa żywotność. Stopnie pływowe to długie betonowe konstrukcje zwykle wznoszone w poprzek ujść rzek. Zapory mają wzdłuż nich tunele, w których znajdują się turbiny, które są obracane, gdy woda z jednej strony przepływa przez zaporę na drugą stronę. Uważa się, że te struktury przypominające tamy mają żywotność około 100 lat.Na przykład La Rance we Francji działa od 1966 roku i każdego roku generuje znaczne ilości energii elektrycznej.
Turbiny wiatrowe i panele słoneczne są zwykle objęte gwarancją od 20 do 25 lat, a mimo to niektóre ogniwa słoneczne osiągnęły już 40 lat i zwykle ulegają degeneracji w tempie 0,5% wydajności rocznie.
Dłuższa żywotność energii pływowej sprawia, że na dłuższą metę jest ona znacznie bardziej konkurencyjna kosztowo. Nawet elektrownie atomowe nie wytrzymują tak długo. Na przykład według raportu BBC szacuje się, że nowa elektrownia jądrowa Hinckley Point C, która ma zostać zbudowana w Somerset w Wielkiej Brytanii, będzie dostarczać energię przez około 60 lat po jej ukończeniu.
Wady energii pływów: brak badań
Chociaż prawdziwy wpływ zapór pływowych i turbin na środowisko morskie nie został w pełni zbadany, przeprowadzono pewne badania dotyczące tego, jak zapory wodne wpływają na poziom oceanów i mogą mieć podobne negatywne skutki jak energia wodna.
Raport z 2010 roku zlecony przez Amerykańskie Narodowe Stowarzyszenie Oceaniczne i Atmosferyczne, zatytułowany „Efekty środowiskowe rozwoju energii pływów”, zidentyfikował kilka skutków środowiskowych, w tym „zmianę prądów i fal”, „emisję elektro- pola magnetyczne ”(EMF) i ich wpływ na życie morskie oraz„ toksyczność farb, smarów i powłok przeciwporostowych ”używanych do produkcji sprzętu.
Badania Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) efekt turbina pływowa w Strangford Lough u wybrzeży Irlandii Północnej. Laboratorium Nauk Morskich PNNL było szczególnie zainteresowane tym, jak turbina pływowa wpływa na lokalne foki pospolite, foki szare i morświny zamieszkujące ten obszar. Badana turbina wyprodukowana przez Atlantydę mogła się wyłączyć, gdy zbliżyły się większe ssaki.
Jednak nadal istnieje potrzeba dalszych badań.
„Naturalne przypływy i odpływy oceanu mogą być obfite, stałe źródło energii. Ale zanim będziemy mogli umieścić urządzenia zasilające w wodzie, musimy wiedzieć, jak mogą wpływać na środowisko morskie ”- powiedział oceanograf PNNL Andrea Copping w artykule badawczym.
Musimy wcześniej udowodnić, że nie ma wpływu, a my nie możemy. Nie mamy konkretnego dowodu, tylko teorie oparte na istniejącej wiedzy i modelowaniu komputerowym. ”
Wady energii pływów: wpływ emisji pól elektromagnetycznych
Emisje elektromagnetyczne mogą również zakłócać wrażliwe życie morskie. Inny ekolog morski z PNNL, Jeff Ward, powiedział, że organizacja obserwowała, jak pola elektromagnetyczne uszkadzają zdolność młodego łososia Coho do rozpoznawania i unikania drapieżników lub negatywny wpływ na kraby Dungeness do wykrywania zapachów przez ich anteny. Obserwują również, czy pola elektromagnetyczne przyciągają lub odpychają życie morskie.
Ward powiedział na konferencji Oceans 2010: „Naprawdę nie wiemy, czy zwierzęta zostaną dotknięte, czy nie. Jest zaskakująco mało kompleksowe badania, co można powiedzieć na pewno. ”
Chociaż nie przeprowadzono zbyt wielu badań nad skutkami pól elektromagnetycznych, badanie Komisji Europejskiej w 2015 roku wykazało, że pola elektromagnetyczne mogą mieć również wpływ na szlaki migracyjne życia morskiego w obszar.
Poszczególne gatunki podatne na pola elektromagnetyczne to rekiny, płaszczki, płaszczki, skorupiaki, wieloryby, delfiny, kościste ryby i żółwie morskie. Wiele z tych zwierząt wykorzystuje naturalne pola magnetyczne do nawigacji w swoim środowisku.
Najbardziej rozstrzygającym badaniem, według Komisji Europejskiej „Wpływ hałasu, wibracji i emisji elektromagnetycznych z morskiej energii odnawialnej na środowisko”, była obserwacja migracji węgorzy. Badanie wykazało, że EMF powodowała węgorze odwrócić się od ich instynktownego szlaku migracyjnego , ale „osobniki nie zostały odwrócone zbyt długo i powróciły do swojej pierwotnej trajektorii”.
W innym eksperymencie stwierdzono, że bentosowe spodouste – obejmujące rekiny, płaszczki i płaszczki – zostały przyciągnięte do źródła pola elektromagnetycznego emitowanego z podmorskiego pępkowy. Ponownie, nie było rozstrzygających dowodów na jakiekolwiek kumulacyjne, szkodliwe skutki.
Wady energii pływów: wysokie koszty budowy
Nie da się uniknąć faktu, że siła pływów jest jednym z największych metki cenowe z przodu. Proponowany projekt Swansea Bay Tidal Lagoon w Walii w Wielkiej Brytanii kosztuje 1,3 miliarda funtów (1,67 miliarda dolarów). Wspomniana elektrownia Sihwa Lake Tidal kosztowała 560 milionów dolarów, a La Rance kosztowała 620 milionów franków w 1966 roku. Korzystając z internetowego kalkulatora konwersji i inflacji, jest to równowartość około 940 milionów dolarów w 2018 roku.
Dla porównania , Tengger Desert Solar Park kosztuje około 530 mln USD za całkowitą moc zainstalowaną 850 MW, co czyni go bardziej opłacalnym niż jezioro Sihwa, przy całkowitej mocy 254 MW. Podobnie, farma wiatrowa Roscoe kosztowała około 1 mld USD przy mocy 781 MW, w porównaniu z projektem pływowym w Swansea Bay, który ma wygenerować łącznie około 320 MW.
Chociaż długoterminowe koszty wytwarzania są stosunkowo dobre w porównaniu z innymi systemami energii odnawialnej, początkowy koszt budowy sprawia, że inwestowanie w energię pływów jest szczególnie ryzykownym przedsięwzięciem.
Po pierwsze, instalacja systemu pływowego jest technologicznie trudne. Producenci konkurują z poruszającym się oceanem, a sprzęt i wiedza techniczna potrzebna do pomyślnej budowy systemu jest zwykle bardzo kosztowna, zwłaszcza w porównaniu z farmą wiatrową lub słoneczną.
Drugi wydatek dotyczy kwestii przedstawionej w poprzednia sekcja. Firmy zarządzające systemem zasilania pływowego muszą stale analizować jego wpływ na określone środowisko, w którym działają. Wymaga to badań i oceny ze strony ekologów, biologów morskich i ekspertów geograficznych, aby ograniczyć niszczenie wrażliwych ekosystemów, które może być kosztowne.
Jednak profesor systemów energetycznych Oregon State University Ted Brekken jest pewien, że technologia postęp pomoże złagodzić niektóre z tych kosztów, mówiąc Yale Environment 360: „Technologia posuwała się naprzód, co jest dobrą wiadomością. Ale głównym problemem jest obniżenie kosztów. dostać się tam.
„W pewnym momencie wszystkie łatwe i tanie instalacje wiatrowe i słoneczne zostaną ukończone. A potem jest energia oceanu, która jest następna w kolejności.
