尽管它们作为清洁能源生产的最大也是最后一个领域而大肆宣传,但潮汐能和波浪能从未真正发挥出其潜力。IEA估计,2018年我们仅利用了1.2TWh的全球大洋 能源 -仅占全球一次能源消费约170,000TWh的很小一部分。但是,这种悲惨的情况并非并非缺乏尝试。
70多家公司已经开发出各种技术来利用海洋潮汐或海浪的动能发电,从而使全球海洋能源产量在过去十年中增长了十倍。然而,大多数人从未超越试点阶段进入全面商业化。
海洋动力技术公司(NASDAQ:OPTT)是该领域领导者的悲惨故事,是将一个有趣的科学项目转变为可盈利的商业冒险所面临的巨大挑战的一个清醒现实。海洋电力公司(Ocean Power)是一家主要依靠政府慷慨解囊的公司,在过去三年中倒闭了99%,原因是它威胁要加入那些经历了比“土拨鼠日”更多虚假曙光的科技公司的垃圾堆。
但是现在有些专家认为,蓝色能源革命的时机已经到来,该领域的新发展可能会颠覆这一脚本。
在海洋能源系统(OES)时,的一个分支国际能源机构,一直日以继夜地工作,以集中所有的研究它能在力图实现在不久的将来大规模海洋发电的部署。
资料来源:CNN Money
骑潮汐
包括美国,中国,大多数欧盟国家和印度在内的由24名成员组成的OES认为,海洋能源由于其巨大的潜力,有潜力成为可再生能源的圣杯。
国际可再生能源机构(IRENA)是一个促进各种形式的可再生能源的广泛采用和可持续利用的组织,它认为海洋能比太阳能或风能发电的潜力更大。
根据IRENA的数据,世界上800,000公里的海岸线中,有2%的波浪功率密度超过了每千瓦30千瓦(kW / m),根据估算,全球技术潜力约为500吉瓦电能(GWe)。转换效率为40%。换句话说,仅利用我们2%的海岸线,我们每年就能产生4,383TWh的海洋能,足以满足世界上16.4%的电力需求。英国和美国表示,海洋能可分别提供20%和15%的电力消耗。
相比之下,2018年所有可再生能源合计约占美国能源消耗的11%。
尽管潜力巨大,但只有苏格兰目前能产生任何有意义的海洋能。
苏格兰拥有令人印象深刻的群岛群岛,这些岛屿群岛拥有巨大的潮流,很容易挖掘,因此潜力巨大。这个国家位于英国的北部地区,现在拥有世界上最大的潮汐水下涡轮机。苏格兰的潮汐涡轮机甚至超出了预期,MeyGen公司现在计划大幅增加安装数量。
其他开发海洋能技术的领先国家是加拿大和英国,这两个国家都拥有世界上任何最高潮。加拿大在其大西洋沿岸(主要是在新斯科舍省)有许多潮汐能计划,数十家竞争公司正在其中测试各种原型。英国有20多个此类项目正在筹备中,其中一些仍处于研发阶段,但现在有许多项目正在扩大规模以进行部署。
同时,中国通过提供慷慨的上网电价(价格是化石燃料价格的3倍)来鼓励潮流能源的使用。这与试图发射太阳能和风能的国家所采用的费率相似。激励足够高,以至于一家中国公司已经在以盈利的方式将海洋电力馈入主电网。
海洋能源的好处
海洋力量具有一些明显的优势。
首先,它清洁紧凑,具有比太阳能和风能项目更高的能量密度。例如,韩国的始华湖潮汐电站是世界上最大的潮汐发电项目,装机容量为254MW,很容易添加到了12.5公里长的防波堤中,该防波堤于1994年建成,以保护海岸免受洪水侵袭。相比之下,得克萨斯州的781.5兆瓦罗斯科风电场占地400平方公里,印第安纳州的150兆瓦-福勒里奇风力发电项目占地202.3平方公里。
甚至太阳能发电场通常也更大,例如印度拉贾斯坦邦的Bhadla工业太阳能公园,分布在45平方公里的土地上或中国腾格尔沙漠太阳能公园,覆盖43平方公里的土地,这意味着即使是更长海岸线的较小国家也可以利用潮汐能与土地更大的国家(例如美国,中国和印度)竞争,这些国家有能力将大片土地专门用于太阳能和风能项目。
第二,潮汐能比太阳能或风能更加可预测,后者可能是非常断断续续的。
最后,用于海电部署的设备(如潮汐拦河坝)是长寿命的混凝土结构,其使用寿命比典型的太阳能或风力发电场长4倍。例如,法国的拉兰斯(La Rance)自1966年就开始运营,其240兆瓦的发电能力一直保持良好的运转状态。
那么,是什么阻止了世界其他地区加入“蓝色能源”潮流?
成本壁垒
金钱总是阻碍。
但是,利用潮汐和波浪能的挑战可能令人生畏。
潮汐发电项目在可再生能源领域拥有一些最高的先期价格标签。前面提到的拉兰斯(La Rance)早在1966年就花费了6.2亿瑞士法郎,而在扣除通货膨胀因素后,今天已超过10亿美元,而西华湖潮汐电站则花费了5.6亿美元。拟议中的英国斯旺西湾潮汐泻湖项目的价格为13亿英镑(合16.7亿美元)。
相比之下,腾格里沙漠太阳能公园的成本约为5.3亿美元-大约与Sihwa相同,为3.3倍的电力成本。同样,罗斯科风电场(Roscoe Wind Farm)的发电量为781兆瓦,成本约为10亿美元,成本效益比始华湖(Sihwa Lake)高1.7倍。尽管与其他可再生能源系统相比,海洋发电项目的长期发电成本相对较高,但初始建设成本可能使较贫穷的国家无法实现。
第二大挑战是缺乏足够的研究。海洋动力技术公司之所以走不过去的原因之一,是因为它只花了很少的钱用于研发。自1984年成立以来,这家市值330万美元的公司累积了超过2亿美元的债务,每季度在研发上的支出约为130万美元。许多潮汐能技术根本无法在工业规模上部署,因此限制了能源系统的扩展。
当然,这正是OES通过国家间共同研发努力所试图改变的。
美好的未来
OES已经确定了一些挑战,围绕可负担性,可靠性,可操作性,可安装性,标准化,资金可用性以及能力建设等方面,这些挑战需要在海洋能成为主流可再生能源之前解决。
该组织特别强调,必须大幅降低海洋能源技术与其他低碳技术成功竞争所需的成本。欧洲的目标是到2030年将潮汐流能降低至每千瓦时0.10欧元,并将波浪能降低至0.15欧元,如果这些传统能源必须为捕获和储存天然气支付费用,这也将使其与化石燃料竞争。它们产生的二氧化碳。
不幸的是,美国没有潮汐发电厂,主要是因为它缺乏可经济地利用该技术的大量站点。该国将不得不满足其他低碳技术的需求,例如太阳能,风能和生物燃料,它们将具有更好的竞争优势。