Ενέργεια
Ανανεώσιμη Ενέργεια Θαλάσσιας Απόγνωση: Αποκτώντας τη Δύναμη του Ωκεανού για ένα Καθαρό Μέλλον
Προσθέστε το Securities.io στις προτιμώμενες πηγές σας στο Google
Το Ανεξερεύνητο Δυναμικό της Ωκεανικής Ενέργειας
As the Earth is 70% ocean and sea by surface, it is no surprise that a lot of the Earth’s resources are found offshore. However, this is an inherently more difficult environment for a land-based creature like humans. As a result, ocean energy has so far been poorly harvested, mostly limited to offshore oil & gas exploitation and offshore wind farms.
Αλλά υπάρχει πολύ μεγαλύτερο δυναμικό για παραγωγή ενέργειας στη θάλασσα με άλλες μορφές. Από τις σχεδόν απεριόριστες επιφάνειες μέχρι τις παλίρροιες, τα κύματα και τη διαφορά ύψους και θερμοκρασίας, επιστήμονες σε όλο τον κόσμο εργάζονται για να βρουν νέους τρόπους εκμετάλλευσης της ανανεώσιμης ενέργειας από τα ατελείωτα κύματα.
Και αυτό θα μπορούσε να είναι μια τεράστια πηγή νέας ανανεώσιμης ενέργειας, με το 2050 να φθάνει πιθανώς σε 352 GW εγκατεστημένης ισχύος, ή σχεδόν όλο το τρέχον παγκόσμιο πυρηνικό πάρκο (399 GW).
Πηγή: IRENA
Γιατί η Ανάπτυξη της Ωκεανικής Ενέργειας Έχει Εξακολουθήσει Αργή
It might surprise you that energy production in the ocean started only a few decades ago, while other forms of energy, from hydropower to onshore fossil fuel production, are centuries old.
Ένας βασικός λόγος είναι ότι είναι προφανώς πιο εύκολο να χτίζουμε στη στεριά. Τα πέλαγα και οι ωκεανοί, αντίθετα, απαιτούν κάθε υποδομή να είναι πλωτή και/ή αγκυροβολημένη στον πυθμένα, προσθέτοντας κόστος και τεχνικούς περιορισμούς. Τακτικές καταιγίδες, ή ακόμη και τυφώνες σε τροπικές περιοχές, αυξάνουν τη δυσκολία δημιουργίας δομών που μπορούν να αντέξουν τα ωκεάνια.
Ένας ακόμη βασικός παράγοντας είναι το θαλασσινό αλάτι. Η αλατότητα του ωκεανού καθιστά το θαλασσινό νερό εξαιρετικά διαβρωτικό για μεταλλικά εξαρτήματα, συμπεριλαμβανομένων των συστημάτων παραγωγής ενέργειας όπως οι τουρμπίνες. Αυτό απαιτεί την εφαρμογή ενός σύνθετου συνόλου προσαρμοσμένων λύσεων επικάλυψης, λαδιών και άλλων προστατευτικών μέτρων για να αποφευχθεί η διάβρωση των ενεργειακών υποδομών. Η ανάπτυξη επιβλαβών θαλασσίων οργανισμών όπως τα φύκη και τα κοχύλια (“βιοκαλύψη”) μπορεί επίσης να συμβάλει σε ζημιές στη θάλασσα, με το οργανικό υλικό να φράζει και να καλύπτει τις μηχανές.
Πηγή: ResearchGate
Τέλος, ενώ είναι τεράστια, η λανθάνουσα ενέργεια των ωκεανών είναι επίσης πολύ διασκορπισμένη. Στη στεριά, η γεωλογία και η γεωγραφία τείνουν να συγκεντρώνουν φυσικά τους πόρους σε μεταλλικά κοιτάσματα, ποτάμια και διαδρόμους ανέμου, κάτι που η επίπεδη επιφάνεια του ωκεανού δεν προσφέρει.
Ανέμου Εξωτερικής Θάλασσας: Κλιμάκωση στη Θάλασσα
As with virtually every sea-based energy platform, offshore wind tends to be more capital-intensive. Distance from inhabited areas and saltwater corrosion also increase maintenance costs and can reduce the lifespan of the wind turbine and its components.
There are, however, quite a few advantages to offshore wind as well:
- Πιο αποδοτική παραγωγή: οι ανέμοι εκτός ακτής είναι πιο σταθεροί, πιο ισχυροί και πιο συχνά φυσόμενοι από ό,τι στη στεριά.
- Αυτό οδηγεί όχι μόνο σε μεγαλύτερη παραγωγή αλλά και σε πιο προβλέψιμη, πιο κοντά στην παραγωγή βασικής ισχύος σε σύγκριση με την πιο διακοπτόμενη αιολική ενέργεια στη στεριά.
- Σε πολλές περιοχές, η αιολική ενέργεια εκτός ακτής ενισχύεται το απόγευμα και το βράδυ, όταν η ζήτηση είναι στο μέγιστο.
- Με το μεγαλύτερο μέρος του παγκόσμιου πληθυσμού να ζει κοντά στην ακτή, οι εξωτερικές τοποθεσίες είναι συχνά πολύ κοντά στους καταναλωτές.
- Ένας καλός τοποθεσία ανέμου στη θάλασσα μπορεί να είναι πολύ μεγαλύτερη από τη στεριά. Αυτό επιτρέπει μεγαλύτερη κλίμακα.
- Λιγότερος περιβαλλοντικός αντίκτυπος. Με τη μείωση της χρήσης γης και χωρίς διαταραχή του τοπικού οικοσυστήματος με πρόσβαση δρόμων και κίνηση σε απομακρυσμένες περιοχές, η αιολική ενέργεια εκτός ακτής μπορεί να είναι πιο φιλική προς το περιβάλλον από την αιολική ενέργεια στη στεριά.
- Η περιορισμένη περιοχή των αιολικών πάρκων μπορεί ακόμη να βοηθήσει τα θαλάσσια οικοσυστήματα.
- Λιγότερη αντίθεση: η απόσταση από τα κέντρα πληθυσμού και η περιορισμένη οπτική επαφή περιορίζουν σημαντικά την αντίθεση στα αιολικά έργα όταν είναι εκτός ακτής. Οι αντιδράσεις NIMBY (Not In My Back Yard) είναι λιγότερο επιδραστικές.
Ανάλογα με το βάθος, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικά άγκυρα για τις αιολικές τουρμπίνες εκτός ακτής.
Πηγή: DoE
Καθώς η τεχνολογία των ανεμόμυλων προοδεύει, μια νέα επιλογή είναι να μην χτιστεί ένας γιγαντιαίος πυλώνας για μια γιγαντιαία τουρμπίνα, αλλά ένας ακόμη μεγαλύτερος «τοίχος τουρμπινών». Ορισμένες μονάδες βρίσκονται σε ανάπτυξη για μοντέλα 40MW και θα μπορούσαν να φτάσουν έως και 126MW.
Ένα τέτοιο σύστημα θα ήταν πιο κατάλληλο για περιοχές με πολύ ισχυρούς και σχεδόν σταθερούς ανέμους, όπως η Βόρεια Θάλασσα.
Πηγή: Recharge News
Η συγκέντρωση των αιολικών έργων εκτός ακτής σε μεγαπρογράμματα, όπως το 10GW Νησί Ενέργειας της Βόρειας Θάλασσας που εξετάζει ο γίγαντας της βιομηχανίας Orsted (D2G.DE ), πιθανότατα θα είναι μια κυρίαρχη τάση στο μέλλον, καθώς μειώνει τα κόστη συντήρησης και εγκατάστασης μοιράζοντάς τα σε περισσότερες αιολικές τουρμπίνες.
Η αιολική ενέργεια εκτός ακτής είναι πιθανό να παραμείνει η κύρια μη-φθοριστική πηγή ενέργειας στη θάλασσα την επόμενη δεκαετία, χάρη στην άφθονη αιολική ενέργεια στη θάλασσα και στην τεχνολογία που είναι ήδη αρκετά ώριμη.
Κάποιοι αναλυτές εκτιμούν ότι η αιολική ενέργεια εκτός ακτής θα μπορούσε να είναι 12 φορές μεγαλύτερη μέχρι το 2040, με τη δεκαετία του 2030 να δει πολλές νέες τύπους πλωτών αιολικών τουρμπινών να εγκαθίστανται.
Πηγή: Rystad Energy
(Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για το δυναμικό της αιολικής ενέργειας στην αφιερωμένη μας αναφορά «Μπορεί η Αιολική Ενέργεια να Κάνει τον Κόσμο;»)
Παλίρροια Ενέργεια: Προβλέψιμη Ανανεώσιμη Ενέργεια από τη Σελήνη
Despite wind being the dominant form of maritime energy, it is actual tidal power that is the most ancient. This is the harvesting of the energy generated by the Moon’s gravity which create the rise and fall of sea level with the tide.
Αρχικά εκμεταλλευόταν με υδραυλικό μύλο που χρησιμοποιούσε την κίνηση της θάλασσας, αντί για ποτάμι, για να περιστρέψει τον τροχό του μύλου. Η πρώτη μεγάλης κλίμακας παλίρροια σταθμός ενέργειας χτίστηκε το 1966, με την 240MW Σταθμός Παλίρροιας Rance, στη Βρετανία, στη Βορειοδυτική Γαλλία.
Πηγή: Dialogue Earth
Ένα βασικό πλεονέκτημα της παλίρροιας ενέργειας είναι ότι είναι εξαιρετικά σταθερή και προβλέψιμη, επιτρέποντας πολύ αξιόπιστη βασική ανανεώσιμη ισχύ. Επίσης παράγει τη νύχτα και το χειμώνα χωρίς καμία μείωση, καθιστώντας την καλό συμπλήρωμα στην ηλιακή ενέργεια.
Ωστόσο, αυτός είναι ένας δύσκολος τρόπος εκμετάλλευσης ενέργειας. Συνήθως απαιτεί την τοποθεσία σε περιοχή με υψηλή παλίρροια ή με ισχυρό ρεύμα που κατευθύνει την παλίρροια σε στενό πέρασμα. Αυτό έχει ιστορικά περιορίσει τις πιθανές τοποθεσίες για αυτή τη μορφή ενέργειας. Επίσης σημαίνει ότι, στις περισσότερες περιπτώσεις, απαιτεί την κατασκευή μιας παλίρροιας φράγματος.
Η σπανιότητα των παλίρροιας έργων έχει εμποδίσει τον τομέα, καθώς αφαιρεί την πιθανή οικονομία κλίμακας από τη μαζική παραγωγή, αντικαθιστώντας την με προσαρμοσμένες λύσεις που απαιτούν ακριβό σχεδιασμό.
Βρισκόμαστε στο σημείο όπου αποδεικνύουμε την τεχνολογία αξιόπιστα και την κλιμακώνουμε σε εμπορική κλίμακα ωφέλειας. Αυτό που πρέπει να κάνουμε είναι να εξετάσουμε σχετικά μικρά έργα, μόνο για να αποδείξουμε ότι η τεχνολογία είναι αξιόπιστη, ξεπερνώντας περιβαλλοντικά εμπόδια, και επίσης να δημιουργήσουμε ορμή και την κλίμακα που χρειαζόμαστε.
Seumas Mackenzie – Chief operating officer for tidal developer Nova Innovation
Μέχρι σήμερα, υπάρχουν πολλά σχέδια που εξετάζονται, αλλά κανένα δεν παράγεται μαζικά.
Πηγή: IRENA
Η απαίτηση οι τουρμπίνες να κινούνται συνεχώς στο θαλασσινό νερό αυξάνει επίσης τις δυσκολίες από τη διάβρωση και τη βιοκαλύψη.
Γενικά, είναι απίθανο η παλίρροια ενέργεια να γίνει σύντομα σημαντικός συνεισφέρων στην ενεργειακή μας δικτύωση.
Ωστόσο, μπορεί να είναι μια πολύ καλή λύση για απομονωμένα νησιά και παράκτιες περιοχές, όπως αποδεικνύεται από πιλοτικά έργα στα Νησιά Σέτλαντ και Όρκνεϊ. Αυτά τα νησιά απαιτούν είτε ακριβή σύνδεση στο δίκτυο είτε εισαγωγές ορυκτών καυσίμων.
Εκμετάλλευση Ωκεανικών Ροών για Ανανεώσιμη Ενέργεια
Η εκμετάλλευση των βαθιών θαλασσίων ρευμάτων, που μεταφέρουν τεράστιες ποσότητες νερού σταθερά, θα μπορούσε να προσφέρει μια πολύ ισχυρή πηγή ενέργειας, ακόμη μεγαλύτερη από την παλίρροια, και αποτελεί προς το παρόν θεωρητική δυνατότητα.
Πηγή: Energy Encyclopedia
Ωστόσο, το ακραίο βάθος και η απόσταση από τις ακτές για την εγκατάσταση τέτοιων εγκαταστάσεων, καθώς και ο ενδεχόμενος κίνδυνος διαταραχής αυτών των ρευμάτων, που είναι πολύ σημαντικά για τη ρύθμιση του κλίματος, δεν το καθιστούν ρεαλιστική δυνατότητα στο προσεγγίσιμο μέλλον.
Κυματική Ενέργεια: Μετατροπή των Κυμάτων του Ωκεανού σε Ηλεκτρισμό
Ακόμη πιο διαδεδομένα από τις παλίρροιες, τα κύματα είναι ένα φυσικό μέρος του ωκεανού και μια θεωρητικά απεριόριστη πηγή ενέργειας, αποτελώντας σχεδόν το ήμισυ του ενεργειακού δυναμικού του ωκεανού (εξαιρουμένου του ανέμου).
Πηγή: IRENA
Και εδώ, πολλά σχέδια εξακολουθούν να εξετάζονται, χωρίς κανένα να έχει αποδείξει σαφή υπεροχή έναντι των άλλων ή να παράγεται μαζικά. Γενικά, η ιδέα είναι είτε η εκμετάλλευση ενέργειας μέσω της άνοδος και καθόδου του επιπέδου του νερού, είτε της ταλάντωσης του μπουγιά, είτε μέσω της περιστροφής ενός μπουγιά.
Πηγή: IRENA
Παρόλο που η τεχνολογική ετοιμότητα είναι ακόμη χαμηλότερη από αυτή της παλίρροιας, η κυματική ενέργεια θα μπορούσε να γίνει σημαντικός συνεισφέρων ενέργειας μέχρι το 2040, με την Ευρωπαϊκή Ένωση να προβλέπει 1 γιγαβάτ παραγωγής από τον ωκεανό μέχρι το 2030 και 40 γιγαβάτ μέχρι το 2040.
“Οι συσκευές κυματικής ενέργειας πρέπει να σχεδιάζονται ώστε να αντέχουν και να επιβιώνουν σε συνθήκες καταιγίδας, και αυτό θα μπορούσε να αποτελεί σημαντικό πρόβλημα σε έναν θερμαινόμενο κόσμο όπου οι καταιγίδες γίνονται όλο και πιο ακραίες.
Υπάρχουν πολλά κύματα ενέργειας, αλλά είναι σίγουρα πιο ακριβά και τεχνικά δύσκολο να αξιοποιηθούν.
Conchúr Ó Brádaigh – Vice president of the Faculty of Engineering at the University of Sheffield
Αυτή θα είναι μια λύση ενέργειας εξαρτώμενη σε μεγάλο βαθμό από το τοπικό μέγεθος των κυμάτων, με ορισμένες περιοχές να είναι πιο κατάλληλες από άλλες. Ο Βόρειος Ατλαντικός, ο Βόρειος Ειρηνικός και το Νότιο της Αυστραλίας φαίνονται οι καλύτεροι υποψήφιοι.
Πηγή: ResearchGate
Ωκεανική Θερμική Ενέργεια: Εκμετάλλευση της Θερμότητας Κάτω
(OTEC) εκμεταλλεύεται τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του ζεστού επιφανειακού νερού και του πολύ ψυχρότερου νερού σε βάθος. Ένα τέτοιο θερμικό κλίμακα είναι θεωρητικά πολύ ισχυρό για παραγωγή ενέργειας.
Πηγή: Britannica
Για να είναι οικονομικά πρακτικό, η διαφορά θερμοκρασίας πρέπει να είναι τουλάχιστον 20 °C (36 °F) στα πρώτα 1.000 μέτρα (περίπου 3.300 πόδια) κάτω από την επιφάνεια.
Καθώς όσο μεγαλύτερη είναι η κλίμακα, τόσο μεγαλύτερο είναι το δυναμικό παραγωγής ενέργειας και τόσο χαμηλότερο το κόστος, αυτή είναι πιθανώς μια καλύτερη λύση για ζεστά τροπικά νερά σε συνδυασμό με γρήγορα κατακόρυφα βυθισμένα βυθούς, ιδιαίτερα στη Νοτιοανατολική Ασία και στα παράκτια νερά του Μεξικού και της Βραζιλίας.
Πηγή: Ocean Energy Systems
Οι εγκαταστάσεις OTEC μπορούν να είναι είτε εντός χερσαίου (με σωλήνες που οδηγούν στον ωκεανό) είτε πλωτές. Ενώ οι πλωτές επιφάνειες έχουν πολύ περισσότερες πιθανές τοποθεσίες, θα είναι πιο ακριβές να κατασκευαστούν και να συντηρηθούν. Η παραγωγή ενέργειας εκτός ακτής θα πρέπει να μεταφερθεί πίσω στη στεριά, είτε μέσω καλωδίων ισχύος είτε μέσω παραγωγής υδρογόνου, μεθανόλης ή αμμωνίας εν τόπῳ που θα μεταφερθεί πίσω στα κέντρα πληθυσμού.
Ένα πιθανό θετικό παράπλευρο αποτέλεσμα του OTEC θα μπορούσε επίσης να είναι η ανύψωση στην επιφάνεια των θρεπτικών βαθιών υδάτων. Αυτό θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για φιλική προς το περιβάλλον θαλάσσια ενυδρία και ακόμη να βοηθήσει στην σύλληψη του άνθρακα μέσω της ανάπτυξης φυτοπλαγκτόν.
Πλωτά Ηλιακά Φάρμες: Μεγιστοποίηση της Επιφάνειας της Θάλασσας για Καθαρή Ενέργεια
Εκτός από τη χρήση της ενέργειας των ίδιων των ωκεανών, οι θάλασσες μας παρέχουν έναν ακόμη άφθονο πόρο: επιφάνεια.
Αντίθετα με τη γη, η οποία συχνά χρησιμοποιείται για φάρμες ή φυσικά οικοσυστήματα και είναι σχετικά ακριβή ανά τετραγωνικό μέτρο, η πλειονότητα της θαλασσινής επιφάνειας είναι σχετικά μη παραγωγική, ειδικά σε τροπικές περιοχές με υψηλή ηλιακή ακτινοβολία.
Επίσης δεν υπάρχουν γείτονες ή άνθρωποι που να ενοχλούνται από την αισθητική πτυχή αυτών των εκτός ακτής ηλιακών πεδίων. Αυτό καθιστά τη δυνατότητα εκτός ακτής πλωτών ηλιακών φαρμών ελκυστική.
Πηγή: RWE
Επιπλέον, η αντανάκλαση του ηλιακού φωτός από την επιφάνεια της θάλασσας αυξάνει τη συνολική απομόνωση. Αυτό το φαινόμενο θα μπορούσε ίσως να αξιοποιηθεί για μεγαλύτερη παραγωγή ενέργειας χάρη στα διπλής όψης ηλιακά πάνελ.
Το σχετικά ψυχρό νερό βοηθά επίσης να διατηρούνται τα πάνελ δροσερά, βελτιώνοντας την ανθεκτικότητά τους και τη μέγιστη απόδοσή τους.
Διάφορες άλλες χώρες, από την Αφρική, την Καραϊβική, τη Νότια Αμερική και την Κεντρική Ασία, θα μπορούσαν να καλύψουν μεταξύ 40% και 70% της ετήσιας ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας τους με την ανάπτυξη FPVs. Ακόμη και ανεπτυγμένες χώρες όπως η Φινλανδία και η Δανία θα μπορούσαν να αντλήσουν 17% και 7% της ετήσιας ζήτησής τους, αντίστοιχα, από τέτοιες πηγές.
Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένοι κίνδυνοι που σχετίζονται με αυτό το σχέδιο ηλιακής φάρμας.
Η πρώτη πρόκληση είναι η παρουσία αλατιού. Όχι μόνο μπορεί να προκαλέσει τους συνηθισμένους κινδύνους διάβρωσης σε ευαίσθητα ηλεκτρικά συστήματα και δομές στήριξης, αλλά οι εναποθέσεις κρυστάλλων αλατιού από το θαλασσινό ψεκασμό μπορούν να συσσωρευτούν στα πάνελ, μειώνοντας την αποδοτικότητα της φωτοηλεκτρικής μετατροπής. Μια πιθανή λύση είναι η τοποθέτηση της πλατφόρμας ηλιακών πάνελ υψηλότερα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, όπως στο πιλοτικό έργο Yellow Sea No. 1 από τον κινεζικό αναπτυξιακό όμιλο Huaneng Group.
Πηγή: Daily Galaxy
Ένα ακόμη πιθανό πρόβλημα είναι οι καταιγίδες και οι τυφώνες, που μπορούν να καταστρέψουν τις πλωτές ηλιακές εγκαταστάσεις πολύ πριν καταφέρουν να «αποπληρώσουν» την ενέργεια που απαιτείται για την κατασκευή τους.
Έτσι, συνολικά, αντί για τη δομή που επιπλέει απευθείας στο νερό όπως σε μια γλυκόνερο λίμνη, οι θαλάσσιες ηλιακές εγκαταστάσεις είναι ίσως πιο πιθανό να τοποθετηθούν σε πλωτές πλατφόρμες παρόμοιες με μικρές πλατφόρμες πετρελαίου.
Βαθιά Θαλάσσια Γεωθερμική Ενέργεια: Ένα Μέλλον Όριο
Μόνο σε θεωρητικό στάδιο, αυτή είναι μια μορφή ενέργειας που σε πολύ μακροπρόθεσμο ορίζοντα θα μπορούσε να είναι σημαντική για πολλές χώρες, ιδιαίτερα για εκείνες που βρίσκονται κατά μήκος του λεγόμενου «Δακτυλίου της Φωτιάς» γύρω από τον Ειρηνικό Ωκεανό.
Πηγή: HowStuffWorks
Καθώς η ωκεάνια κρούστα είναι πολύ πιο λεπτή από τη ηπειρωτική (4 μίλια αντί για 10-43 μίλια), μπορούν να επιτευχθούν πολύ υψηλές θερμοκρασίες με λιγότερο βαθύ διάτρηση.
Πηγή: GeologyIn
Για να αξιοποιηθεί αυτή η δυνητική ενέργεια θα απαιτηθεί περαιτέρω πρόοδος στην γεωθερμική ενέργεια, ένα θέμα που συζητήσαμε λεπτομερώς στην «Γεωθερμική Ενέργεια: Πράσινη Ενέργεια που είναι Καυτή».
Πιθανότατα η τελική μορφή αυτής της πηγής ενέργειας θα είναι ο συνδυασμός υπερβαθιάς θαλάσσιας διάτρησης (που χρησιμοποιείται σήμερα για παραγωγή πετρελαίου) και ανοιχτού ή κλειστού κύκλου γεωθερμικής παραγωγής ενέργειας.
Πηγή: BGS
Ουράνιο από Θαλασσινό Νερό: Μία Νέα Πηγή Πυρηνικού Καυσίμου
Εκτός από τον άνεμο, τον ήλιο, τις παλίρροιες και τα κύματα, ο ωκεανός θα μπορούσε επίσης να είναι μια πηγή χαμηλού άνθρακα ενέργειας με έναν εκπληκτικό τρόπο: ο μεγαλύτερος ορυκτός ουράνιοι του πλανήτη.
Το θαλασσινό νερό περιέχει ίχνη διαλυμένου ουρανίου, και ο τεράστιος όγκος του ωκεανού σημαίνει ότι οποιαδήποτε αποδοτική διαδικασία εξαγωγής αυτού του πόρου θα το μετατρέψει σε πρακτικά απεριόριστη προμήθεια ραδιενεργού καυσίμου, με έως 4,5 δισεκατομμύρια τόνους, σχεδόν 1.000 φορές μεγαλύτερο από τα χερσαία αποθέματα ουρανίου.
Μία τεχνική πρόοδος με χρήση επεξεργασμένου υφάσματος ανθρακονήματος με επαρκή επιφάνεια για τη σύλληψη ιόντων ουρανίου θα μπορούσε να επιτρέψει την εξόρυξη ουρανίου μέσω ηλεκτροχημικής αντίδρασης.
Σε συνδυασμό με πλωτά πυρηνικά σταθμούς, με ένα μοντέλο που ήδη λειτουργεί στη Ρωσία και πρωτότυπα που δοκιμάζονται από εταιρείες όπως η Danish Saltfoss, αυτό θα μπορούσε να κάνει τους ωκεανούς το μέλλον της πυρηνικής ενέργειας.
Πηγή: Saltfoss
Αλγική Βιοκαύσιμα: Καλλιέργεια Ενέργειας από τον Ωκεανό
Τέλος, μια μέθοδος για τη θάλασσα να παράγει άμεσα ενέργεια θα μπορούσε να είναι η εκμετάλλευση της ανάπτυξης μικροαλγών για την παραγωγή βιοκαυσίμων και άλλων βιοϋλικών όπως τα πλαστικά.
Χρησιμοποιώντας θαλασσινό νερό, το αλγικό βιοκαύσιμο μπορεί να λύσει το πρόβλημα της παροχής νερού στις εγκαταστάσεις βιοκαυσίμου, με τις καλύτερες περιοχές να είναι ημι-έρημοι περιοχές με πολλή ηλιακή ακτινοβολία, αλλά περιορισμένους πόρους γλυκού νερού.
Για να γίνει εμπορικά βιώσιμη, αυτή η τεχνολογία θα πρέπει να συνεχίσει τη βελτιστοποίηση της απόδοσης των αλγών, να διαχειρίζεται καλά τον κίνδυνο μόλυνσης των καλλιεργειών, και να βελτιώνει την αποδοτικότητα της μετατροπής σε χρήσιμα καύσιμα όπως το βιοντίζελ.
Υδρογόνο, Αμμωνία και Μεθανόλη
Το θαλασσινό νερό θα μπορούσε επίσης να είναι πηγή πρώτης ύλης για την παραγωγή υδρογόνου, κυρίως μέσω ηλεκτρόλυσης. Γενικά, η παραγωγή υδρογόνου από θαλασσινό νερό μπορεί να είναι προβληματική, καθώς το αλάτι μπορεί να καταστρέψει τα ηλεκτροκαταλύτες. Έτσι, ιδανικά, το θαλασσινό νερό πρέπει πρώτα να μετατραπεί σε γλυκό νερό, μέσω αποξήρανσης.
Οι διαδικασίες παραγωγής ενέργειας, αποξήρανσης και ηλεκτροκαταλυτικής αντίδρασης θα μπορούσαν να συνδυαστούν όπως συζητήσαμε πρόσφατα για ένα σχέδιο που συνδυάζει ηλιακό πάνελ, αποξήρανση μέσω εξάτμισης και τοπική παραγωγή υδρογόνου.
Το παραγόμενο υδρογόνο θα μπορούσε στη συνέχεια να μετατραπεί σε αμμωνία ή μεθανόλη για ευκολότερη αποθήκευση και μεταφορά του πράσινου καυσίμου.
Παραγωγή Υδρογόνου και Πράσινων Καυσίμων από Θαλασσινό Νερό
Αποξήρανση με Ηλιακό Φως: Πιο Πράσινες Λύσεις Γλυκού Νερού
Εκτός από την άμεση παραγωγή ενέργειας από τον ωκεανό, οι θάλασσες θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν στην αντικατάσταση δραστηριοτήτων που σήμερα καταναλώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας, οδηγώντας σε μειωμένες εκπομπές.
Η πρώτη είναι η προαναφερθείσα αποξήρανση, η οποία γίνεται κρίσιμη πηγή γλυκού νερού για πολλές χώρες. Βελτιωμένες μέθοδοι αποξήρανσης χρησιμοποιώντας άμεσο ηλιακό φως που χτυπά τον ωκεανό θα μπορούσαν να μειώσουν την ενεργειακή ζήτηση για την παραγωγή γλυκού νερού.
Συστήματα Ψύξης Θαλασσινού Νερού: Αποτελεσματικό Ακτοπλοϊκό Κλιματισμό
Αυτή η έννοια είναι παρόμοια με την Ωκεανική Θερμική Μετατροπή Ενέργειας (OTEC) καθώς αξιοποιεί τη πολύ πιο ψυχρή θερμοκρασία των βαθιών υδάτων. Ωστόσο, μπορεί να είναι πολύ πιο αποδοτική καθώς δεν απαιτεί μετατροπή σε ηλεκτρική ενέργεια, αλλά απλώς χρησιμοποιεί το κρύο νερό ως ψυκτικό σε συστήματα κλιματισμού.
Πηγή: Solar Impulse
Αυτό το σύστημα μπορεί να εξοικονομήσει περίπου 42% ενέργειας σε σύγκριση με ένα συμβατικό σύστημα κλιματισμού (2,6km σωλήνων στο ωκεανό για να φτάσει σε περιοχή 930m βάθους).
Τα κορυφαία πειραματικά έργα περιλαμβάνουν το 20MW Thassalia της ENGIE (GZF.DE ) και τα έργα 21MW Massileo της EDF.
Το όριο αυτού του συστήματος είναι ότι απαιτεί μια προϋπάρχουσα, κεντρική εγκατάσταση κλιματισμού για σύνδεση. Απαιτεί επίσης η παράκτια περιοχή να έχει αρκετά απότομο πυθμένα ώστε το απαιτούμενο βάθος να μπορεί να επιτευχθεί με μια αρκετά σύντομη σωλήνωση.
Υποβρύχια Αποθήκευση Ενέργειας: Αντλούμενο Υδροηλεκτρικό και Μπαταρίες Βαρύτητας
Αντλούμενη Υδροηλεκτρική Αποθήκευση Βαθιάς Θάλασσας
Μια άλλη επιλογή για τη χρήση της θάλασσας ως πηγή ενέργειας είναι να τη χρησιμοποιήσουμε ως μπαταρία.
Η πρώτη μέθοδος για αυτό είναι η αντλούμενη υδροηλεκτρική αποθήκευση βαθιάς θάλασσας. Είναι ένα παρόμοιο σύστημα με την αντλούμενη υδροηλεκτρική αποθήκευση που χρησιμοποιεί φράγματα και βουνά, αλλά αξιοποιεί το βάθος του ωκεανού.
Πηγή: Department of Energy
Αυτό θα μπορούσε να λύσει ένα σημαντικό πρόβλημα της αντλούμενης υδροηλεκτρικής αποθήκευσης, το οποίο είναι η έλλειψη διαθέσιμων τοποθεσιών επαρκούς μεγέθους για κλιμάκωση της τεχνολογίας. Πρόκειται για ένα δυσάρεστο πρόβλημα, καθώς η υδροηλεκτρική αποθήκευση είναι μια αποδεδειγμένη και κλιμακώσιμη τεχνολογία που μπορεί να αποθηκεύει ενέργεια για εβδομάδες ή μήνες με ελάχιστη απώλεια, και έχει αξιοσημείωτη αποδοτικότητα αποθήκευσης 70-80%.
Ένα πιλοτικό έργο εξερευνά αυτή την ιδέα: StEnSea, ή «Αποθηκευμένη Ενέργεια στη Θάλασσα».
Μια σειρά από κενές σκυρόδετες σφαίρες στον πυθμένα σε βάθη 600 έως 800 μέτρων, όπου η πίεση είναι ήδη σημαντική.
Πηγή: Clean Technica
Όταν η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας είναι χαμηλή, αυτές οι σφαίρες αδειάζονται από νερό χρησιμοποιώντας ηλεκτρικές αντλίες, αποθηκεύοντας το πλεόνασμα ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν η ζήτηση αυξάνεται, επαναγεμίζονται, με την πίεση να παρέχει την ενέργεια.
Πηγή: Fraunhofer Institute
Αυτά τα συστήματα θα μπορούσαν να τοποθετηθούν μαζί με αιολικά πάρκα εκτός ακτής, επιτρέποντάς τους να εξομαλύνουν την εναλλασσόμενη παραγωγή ενέργειας από τον άνεμο, χρησιμοποιώντας το ίδιο καλώδιο ισχύος για τη μετάδοση της ενέργειας στην ακτή.
Η τεχνοοικονομική αξιολόγηση δείχνει ότι το σύστημα StEnSea είναι ανταγωνιστικό σε κόστος με την συμβατική αντλούμενη υδροηλεκτρική αποθήκευση (PHES). Ένα ακόμη πλεονέκτημα είναι η αρθρωτή διαρρύθμιση που επιτυγχάνεται με τον συνδυασμό πολλαπλών μονάδων StEnSea σε ένα εργοστάσιο. Αυτό αυξάνει την ευελιξία του εργοστασίου και, συνεπώς, το εύρος των πιθανών εφαρμογών.
Ωκεανικές Μπαταρίες Βαρύτητας: Αποθήκευση Ισχύος με Βάθος
Μια παρόμοια ιδέα με τη χρήση του βάθους του ωκεανού είναι η κατασκευή εξωτερικών μπαταριών βαρύτητας. Η μπαταρία βαρύτητας είναι μια έννοια που συζητήσαμε στο «Μη-Χημικές Εναλλακτικές Στις Μπαταρίες Για τη Μετάβαση στην Ενέργεια»: υπερβολικά βαριά αντικείμενα όπως βράχοι, σκυρόδετοι μπλοκ ή συγκροτήματα σιδηρομεταλλεύματος, ανυψώνονται και κατεβάζονται για την αποθήκευση ή την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Τα βασικά συστατικά των μπαταριών βαρύτητας είναι επίσης σχετικά απλά και ήδη μαζικά παραγόμενα: άγκυρες, μεταλλικά καλώδια, εναλλάκτες και ηλεκτρικοί κινητήρες. Οι μπαταρίες βαρύτητας έχουν αποδοτικότητα αποθήκευσης ενέργειας 80-85% και μπορούν να διαρκέσουν έως και 50 χρόνια, χωρίς τη χρήση σπάνιων υλικών ή μετάλλων. Η παραγωγή ισχύος μπορεί επίσης να είναι πολύ ευέλικτη, αντιδραστική και μακράς διάρκειας.
Ο περιορισμός της «συμπαγούς αποθήκευσης ενέργειας» με τη βαρύτητα είναι ότι η ενέργεια που αποθηκεύεται σε μόνο μερικές δεκάδες ή εκατοντάδες μέτρα δεν είναι πολύ μεγάλη. Έτσι, ιδανικά χρειάζεται πολύ, και όσο υπάρχει ορυχείο ή γκρεμός, αν είναι δυνατόν.
Μια πλωτή πλατφόρμα θα μπορούσε να στερεωθεί πάνω από μια περιοχή με βαθύ πυθμένα, και να κατεβάζει ή να ανυψώνει ένα βάρος σε αρκετές χιλιάδες μέτρα. Αυτή η έννοια ονομάζεται Deep Ocean Gravitational Energy Storage (DOGES). Μία εταιρεία που εργάζεται σε αυτή την έννοια είναι η γαλλική startup Sink Float Solutions.
Σήμερα, οι εξωτερικές γερανοί με τη μεγαλύτερη δυνατότητα φόρτωσης μπορούν να σηκώσουν μάζες 4000 τόνων, που, με κάθετη ταχύτητα 20 km/h, θα αντιστοιχούσε σε ισχύ 200 MW. Πολλοί έλκηθροι στον ίδιο χώρο μπορούν να χρησιμοποιηθούν παράλληλα.
Ένα πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι τα μέρη που εκτίθενται στο θαλασσινό νερό μπορούν να είναι πολύ απλά, μόνο μεταλλικό καλώδιο και βράχος/σκυρόδεμα, αφήνοντας τα ευαίσθητα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα πολύ πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας στην πλωτή πλατφόρμα.
Τελευταίες Σκέψεις: Αντιστρέφοντας τη Ροή στην Καθαρή Ενέργεια
Οι θάλασσες και οι ωκεανοί της Γης είναι ίσως οι μεγαλύτεροι αχρησιμοποίητοι πόροι ενέργειας, από αιολική ενέργεια εκτός ακτής μέχρι την εκμετάλλευση του βαθύ θερμικού κλίματος, των παλίρροιας και των κυμάτων. Τα ίδια χαρακτηριστικά του θαλασσινού νερού θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν για αποξήρανση ή ψύξη.
Το ηλιακό φως που χτυπά τη θάλασσα θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή υδρογόνου ή βιοκαυσίμου, βοηθώντας στην αποανθρακοποίηση των τομέων που είναι δύσκολο να ηλεκτριστούν.
Οι ωκεανοί θα μπορούσαν επίσης να αποτελέσουν μια βασική πηγή πόρων ή μελλοντικής παραγωγής ενέργειας, με, για παράδειγμα, την εξαγωγή ουρανίου από το θαλασσινό νερό και τη βαθιά εξωτερική γεωθερμική ενέργεια.
Τέλος, θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια ισχυρή και κλιμακώσιμη επιλογή για αποθήκευση ενέργειας, ιδιαίτερα με μπαταρίες βαρύτητας και αντλούμενη υδροηλεκτρική ενέργεια βαθιάς θάλασσας.
Ωστόσο, όλες αυτές οι δυνατότητες πρέπει να ληφθούν υπόψη με τις πολύ πραγματικές δυσκολίες που δημιουργούνται από τη διάβρωση από αλάτι, τις αλάτι αποθέσεις, τη βιοκαλύψη και τις βίαιρες καταιγίδες & τυφώνες.
Παραδόξως, οι λύσεις σε αυτά τα προβλήματα είναι πιθανό να ωφεληθούν σημαντικά από την μακροχρόνια εμπειρία της βιομηχανίας πετρελαίου&αερίου στην κατασκευή εξωτερικών πλατφορμών και στη συντήρηση πολύπλοκων και ευαίσθητων μηχανημάτων στη θάλασσα.
