Kann die Energiegewinnung aus Meereswellen die Herausforderung annehmen?

Kann die Energiegewinnung aus Meereswellen die Herausforderung annehmen?

Das Ankündigung dass eine Pionierwelle vor Perth mit der Stromerzeugung begonnen hat, ist eine spannende und willkommene Entwicklung. Das Projekt, das von Fremantle-based Carnegie Wave Energy entwickelt wurde, verfügt über zwei Bojen, 11 m im Durchmesser, unter der Meeresoberfläche (mit einem dritten zu folgen).

Die Bojen erzeugen nun Strom und versorgen ihn mit dem nahe gelegenen Marinestützpunkt HMAS Stirling. Wenn nun diese Anlage in vollem Umfang funktioniert, ist eine Explosion der Wellenkraft unmittelbar bevorstehend?

Australien ist zweifellos gesegnet mit reichlich Wellenenergie. Aber ebenso wie die Größe der Ressource, ist es wichtig zu prüfen, wie Wellenenergie "summiert sich" im Zusammenhang mit Australiens Gesamtleistungsnachfrage. Hier ist Australien sehr gut - es ist schwierig, ein anderes Land zu nominieren, das im Verhältnis zu seiner Bevölkerungszahl so viel Wellenenergie hat. Im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energiequellen ist Wellenenergie attraktiv, da sie eine relativ dichte Energiequelle darstellt und leicht vorherzusagen ist.

Jedoch gibt es auch beträchtliche Herausforderungen. Etwas Schätzungen setzen Wellenenergie 15 zu 20 Jahre hinter der Windenergie an der Entwicklung Kurve - und bisher hat es keine Konvergenz, an dem Art der Wellenenergievorrichtung (en) ist das Beste.

Dies wird durch die Tatsache angezeigt, dass ein aktuellen Studie 147 verschiedene Geräte in der Entwicklung weltweit (darunter mehrere in Australien) identifiziert - obwohl nur ein Paar, das eine ähnliche Phase der Entwicklung zu Carnegies erreicht haben.

Diese Verbreitung von Geräten scheint unwahrscheinlich nur noch gestutzt zu werden - die US-Regierung ein leitend Preiswettbewerb in diesem Jahr die Entwicklung neuer Prototypen zu fördern. Vor das ist die Schwierigkeit, die Stufe der Full-Scale-Tests und Vermarktung zu erreichen. Dies wurde durch die Kämpfe der führenden Akteure in der UK Wellenenergie-Industrie dramatisch angedeutet, wie pelamis (Konkurs) und Aquamarin Strom (Downsizing) im vergangenen Jahr.

Herausfordernde Meere

Was sind die Herausforderungen, die diese Technologien zu überwinden suchen? Wie bei anderen erneuerbaren Energiequellen sind das Vorhandensein oder Fehlen eines CO2-Preises oder andere Maßnahmen zur Einordnung der Wettbewerbsbedingungen in Bezug auf die Energiekosten relevant. Es gibt jedoch auch einige Probleme, die für die Wellenenergie typisch sind.

Erstens ist Wellenenergie, obwohl vorhersehbar, schwierig in Elektrizität umzuwandeln. Die Frequenz, mit der die Wellen oszillieren, ist kritisch, und ein Gerät muss in der Lage sein, abgestimmt zu werden, um bei verschiedenen Frequenzen effizient zu arbeiten. Jedoch sind zu jeder Zeit Wellen mit einer Reihe von Frequenzen vorhanden, und diese Verteilung ändert sich über Stunden oder Tage.

Zweitens sind extreme Belastungen im Meer (aufgrund großer Wellen) viel größer als die Lasten unter normalen Betriebsbedingungen. Die Energie in stürmischen Meeren kann leicht sein 100 mal größer als in durchschnittlichen Bedingungen. Daher können die Kosten durch die Notwendigkeit eines Geräts, das extremen widerstehen kann, getrieben werden, aber die Einnahmen werden nur durch die durchschnittlichen Bedingungen diktiert.

Drittens führt die Umwandlung der absorbierten Energie in Elektrizität dazu, dass die relativ niederfrequenten Wellenoszillationen in viel höherfrequente Schwingungen zur Stromerzeugung umgewandelt werden. Jeder Schritt der Energieumwandlungskette (falls es viele gibt) muss so effizient wie möglich sein. Dies wird zusätzlich dadurch erschwert, dass sich die Größe der Wellenschwingungen von Welle zu Welle und über Stunden und Tage ändert.

Schließlich ist die Wartung von Geräten vor der Küste schwieriger und kostspieliger als für Geräte an Land und wird daher im Allgemeinen so weit wie möglich minimiert.

Welche Fortschritte wurden bei der Bewältigung dieser Herausforderungen gemacht? Viele - das früheste Interesse an Wellenenergie war in Großbritannien, Norwegen und Japan, und seit der Ölkrise der 1970s wurden große Fortschritte im grundlegenden Verständnis des Verhaltens von Wellenenergiegeräten gemacht. Das erste Prototyp-Geräte erschien in diesen Ländern in der 1970s und 1980s.

Die Interaktion benachbarter Geräte in Arrays ist ebenfalls komplex. In der Wellenenergie finden diese Wechselwirkungen sowohl "rückwärts" als auch "vorwärts" statt, anders als in einem Windpark, wo jede Turbine nur einen (negativen) Effekt auf Downwind-Turbinen hat. Carnegies umfassende Array-Bereitstellung bietet eine gute Gelegenheit, mehr zu lernen. Es ist ermutigend, dass es Beziehungen zwischen dem Unternehmen und akademischen Institutionen gibt, einschließlich Swinburne und das Australian Maritime College, die University of Adelaide und der University of Western Australia. Andere Wellenenergie Unternehmen in Australien sind auch in einen solchen Austausch von Ideen beteiligt.

Es ist zu früh, um zu sagen, wie ein zukünftiges australisches Netz einschließlich der Wellenenergie aussehen würde. Wenn erneuerbare Energien einen großen Teil der nationalen Stromversorgung ausmachen, wird es zweifellos am besten sein, eine Mischung zu haben, und Wellenenergie kann sicherlich ein Teil davon sein. In der Zwischenzeit hängt der Fortschritt von mehr Projekten ab, wie Carnegie, oder genauer gesagt, auf See.

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch
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Über den Autor

wolgamot hughHugh Wolgamot ist Research Fellow am Zentrum für Offshore-Stiftung Systeme an der University of Western Australia. Er nahm diesen Posten bis nach der Promotion von der Hydrodynamik von Wellenkraftwerke in Arrays an der University of Oxford in 2014 Abschluss. Vor seiner Doktorarbeit Hugh absolvierte eine BEng (Civil) / BSc an der University of Sydney, mit einem Semester an der Börse an der University of Illinois verbracht und arbeitete als Küsteningenieur.

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