Это видео предоставлено вам компанией Incogni.
Преобразователи волновой энергии в последнее время наделали много шума в энергетическом секторе,
отчасти благодаря совершенно новому китайскому устройству волновой энергии мегаваттного масштаба.
Это устройство не первое в своем роде, но его размер представляет собой прорыв
в этой малоиспользуемой, но мощной ветви генеалогического древа экологически чистой энергии.
Что такое генерация волновой энергии и чем она отличается от других возобновляемых источников энергии?
И если энергия волн так велика, то почему она отстает от солнечной, ветровой и других?
Давайте погрузимся в океан возобновляемой энергии, где волны могут таить в себе больше неиспользованного потенциала,
чем солнце.
Возможно, серферы были правы все это время.
Я Мэтт Феррелл… добро пожаловать в «Неопределившиеся».
Энергия волн – это своего рода ветвь генеалогического древа гидроэнергетики.
Вместо того, чтобы использовать плотины и гравитацию для улавливания потенциальной энергии падающей воды,
движение океана преобразуется в почти безграничную энергию.
Другими словами, энергия волн использует кинетическую энергию, запасенную в волнах, и механически
похожа на энергию ветра.
Технически они оба пытаются поймать волны, но волны проходят через
разные состояния материи.
Однако есть пара важных отличий.
Во-первых, в отличие от ветра, океанские волны не прерывисты.
Прибой всегда на высоте, чувак!
Во-вторых, вода имеет большую массу, чем воздух.
Поскольку потенциальная энергия рассчитывается с использованием массы и скорости, она может передавать
больше энергии.
Это означает, что в море гораздо больше потенциальной энергии, доступной для захвата.
Теоретически одни только побережья США могут генерировать до 2,64 трлн киловатт-часов энергии.
Это примерно 64% ​​от общего объема выработки электроэнергии в коммунальных масштабах США в 2021 году.
И волны, как правило, увеличиваются зимой.
Итак, когда более короткие дни начинают негативно влиять на солнечную энергию, энергия волн становится только
сильнее!
Звучит здорово, но в чем подвох?
Подобно солнечной, хитрость заключается в эффективном преобразовании всей этой волновой энергии
в полезную электроэнергию.
В основе этой проблемы лежит разработка оптимизированного преобразователя энергии волн (WEC), который
может генерировать электричество, выдерживая суровые условия океана.
Самая старая запись об использовании гидроэнергетики человечеством относится к 202 г. до н.э. в Китае.
Тогда они использовали отбойные молотки и водяное колесо с вертикальным расположением, чтобы молоть и лущить зерно, а также
дробить руду.
Поэтому вполне уместно вернуться в Китай, чтобы узнать о последних инновациях в области гидроэнергетики.
Это массивный WEC, называемый мобильным банком питания Nankun.
И когда я говорю массивный, я имею в виду это!
Nankun весит 6000 метрических тонн и может генерировать до 24 000 киловатт-часов
электроэнергии в день.
Это равно суточному потреблению электроэнергии 3500 домохозяйств.
Огромный размер и мегаваттная генерация Nankun представляет собой большой скачок вперед
по сравнению со старыми, меньшими по размеру волновыми энергетическими устройствами мощностью в киловатт.
Но Nankun не единственный WEC.
От змеевидных точечных поглотителей до колеблющихся водяных столбов, которые используют волны для перемещения воздуха для
движения турбин, до еще более странных вещей — существует множество различных конструкций, каждая из которых соревнуется
за то, чтобы эффективно и коммерчески взломать волновую энергию.
Почему это?
Не похоже, что мы видим массу различных способов превратить ветер в энергию, и нет
огромного разнообразия различных форм солнечных панелей.
Что делает волновую энергию такой странной?
Ну, в отличие от солнца или ветра, мы еще не нашли лучших в своем классе инструментов, технологий и материалов
.
Когда дело доходит до WEC, существует множество различных способов содрать шкуру с кошки, и эта область просто
менее исследована, чем другие возобновляемые источники энергии.
По словам Роберта Трешера из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), несмотря на то, что
существует огромное количество различных конструкций, возможно, нам еще предстоит изобрести лучший
WEC.
Еще в 2014 году некоторые эксперты подсчитали, что мощность волн примерно на 30 лет отстает от ветра и солнца.
Однако с тех пор количество статей, опубликованных по волновой энергии, почти удвоилось.
Несмотря на то, что исследования быстро развиваются, в чем заключается большая задержка?
Волновая энергия сталкивается с большим количеством инженерных проблем, чем другие генераторы возобновляемой энергии.
WEC по своей конструкции должны быть достаточно прочными, чтобы их раскачивал ветер и вода.
весь день, каждый день, десятилетиями.
Опять же, прибой, чувак, всегда прибой.
От прибоя никуда не деться!!
И это в обычный день.
Эти системы должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать бурное море, а
также различные штормы и ураганы.
Плохо спроектированная система будет разбита волнами на куски.
Сам океан не особенно приветлив к нашим технологиям.
Соленая вода вызывает коррозию и может разрушить металл и электронику.
В то время как водонепроницаемые кожухи и расходуемые аноды могут помочь защитить некоторые конструкции, соляной туман
по-прежнему остается одним из основных испытаний электроники повышенной прочности и металлов.
Есть также биообрастание, когда такие организмы, как ракушки и водоросли, с радостью
прилипают ко всему, что мы бросаем в море, и вызывают всевозможные проблемы.
Но, несмотря на эти проблемы, чистая энергия, потенциально предлагаемая морями, слишком
хороша, чтобы отказываться от нее.
И несмотря на то, что эта область так молода, существует множество странных и замечательных устройств,
которые борются за то, чтобы эффективно преодолеть эти проблемы и стать отраслевым стандартом.
Одним из многообещающих новинок является серия преобразователей волновой энергии CalWave xWave.
Вы еще не устали от того, что я говорю «волна»?
Что такое xWave и как это работает?
Прежде чем перейти к этому, я хотел бы поблагодарить сегодняшнего спонсора Incongi, который может помочь защитить
вашу конфиденциальность в Интернете.
Я упоминал об этом раньше, но я подписался на информационный бюллетень от небольшого интернет-магазина,
и после того, как я это сделал, я увидел значительное увеличение количества рекламных писем, которые я получал
от компаний, о которых я никогда не слышал.
Буквально пару недель назад это повторилось.
И это потому, что они продали мою информацию брокеру данных... Я уверен, что вы
тоже испытали это.
Incogi может помочь в этом.
У нас есть право потребовать, чтобы брокеры данных удалили нашу информацию, но это требует много
времени и усилий.
Я подписался на Icogni, дал им законное право работать от моего имени, а потом… просто
откинулся на спинку кресла и расслабился.
Вы увидите обновления в своей учетной записи, для каких брокеров данных они
также отправили юридические запросы и какие из них выполнили.
Это не может быть проще.
Я позволяю Incogi оставаться на вершине этого для меня уже довольно давно, и я
очень доволен результатами.
Они все еще остаются на вершине для меня … и я заметил разницу.
Если вы хотите вернуть часть контроля над тем, кто имеет доступ к вашей личной информации,
попробуйте Icogni.
Первые 100 человек, которые воспользуются кодом UNDECIDED по ссылке ниже, получат скидку 60% на Incogni.
Спасибо Incogni и всем вам за поддержку канала.
Итак, вернемся к xWave и тому, как он работает.
Это устройство, разработанное и запатентованное в 2012 году компанией CalWave, преобразует относительное движение
проходящих волн в мощность.
Прочная конструкция xWave позволяет ему улавливать энергию волн, идущих с любого направления, и
даже изменять свое положение в толще воды, чтобы максимизировать свой потенциал улавливания.
В 2016 году CalWave выиграл приз в размере 500 000 долларов США за второе место в конкурсе энергии волн Министерства энергетики США.
Затем он отправился в Институт океанографии Скриппса на 6-месячный пробный запуск, где xWave выдержал
сильнейший шторм, обрушившийся на этот район за десятилетие.
Это на самом деле поднимает хороший вопрос.
Сильные штормы могут принести волны, которые слишком сильны, чтобы преобразовать их в энергию.
Большие волны также могут повредить WEC.
Но xWave может автономно обнаруживать надвигающиеся штормы и использовать свою способность изменять положение, чтобы
безопасно нырять под волны.
Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория изучила воздействие xWave на окружающую среду и поставила
устройству отличные оценки по всем параметрам.
Угроза запутывания и столкновения присутствовала, но минимальна.
Любые звуки или электромагнитные поля (ЭМП), излучаемые xWave, были в достаточной степени заглушены
его корпусом.
И в довершение всего, xWave использует только смазочные материалы и масла, одобренные Green Marine, поэтому любые случайные
разливы химикатов будут безвредны.
Я никогда не думал, что скажу «смазки и масла» в видео.
Как это соотносится с другим нашим недавним прорывом, Nankun?
Я не смог найти никаких исследований воздействия этого устройства на окружающую среду, но, учитывая, что
в июне оно только начало тестироваться, я не удивлюсь, если такое исследование
предстояло.
Важно отметить, что смазки, масла и биообрастание — еще одна причина, по которой
энергия волн мало использовалась в прошлом.
Приятно видеть, что такие компании, как CalWave, проявляют активность в этом вопросе, а также обеспечивают
результаты.
Но вся экологичность не имеет большого значения, если xWave недостаточно хорош
для выработки энергии для развертывания!
Меньшие устройства x1 могут генерировать 100 киловатт, что достаточно для большого многоквартирного дома,
а их самое большое устройство, xWave x100, может генерировать до 500 МВт.
CalWave утверждает, что они тоже масштабируемы, конечно, просто добавьте больше из них в воду.
Как мы вскоре увидим, это довольно важная функция.
Кроме того, компания утверждает, что их xWave рассчитаны на 20 лет и более.
Согласно CalWave, xWave самостоятельно достигает минимального коэффициента мощности 40%
.
Но этот показатель можно увеличить до более чем 80%, если он будет расположен в одном месте и объединен с оффшорным ветром.
Ветер и волны на самом деле образуют динамичный дуэт.
Помните, как сильные волны бывают в зимние месяцы?
Летом ветер имеет свойство усиливаться.
При сравнении стоимости и выработки электроэнергии в течение всего срока службы генераторов мы склонны использовать
нормированную стоимость энергии (LCOE), расчет, который пытается целостно измерить, сколько
энергии данный проект будет производить в течение своего срока службы по сравнению с тем, сколько он будет стоить в течение
того же периода . период времени.
Как мощность волн, так и прибрежный ветер, как правило, имеют высокие относительные LCOE по схожим причинам,
но совместное размещение этих устройств экологически чистой энергии действительно может помочь снизить это число.
Они могут совместно использовать инфраструктуру экспорта электроэнергии, два устройства в одном пространстве экономят на стоимости недвижимости
, а также упрощают и удешевляют техническое обслуживание и т. д.
Поэтому, хотя совместное размещение не является уникальной стратегией для xWave, приятно знать, что
их устройство будучи спроектированным как для работы с ветром, так и для аля карт.
Мы много говорили о том, как окружающая среда влияет на WEC, но как WEC влияют на окружающую среду?
К сожалению, трудно точно сказать, каково воздействие WEC на окружающую среду,
потому что эта область очень молода и существует так много переменных.
Буквально тонны разных конструкций, каждая из которых делает разные вещи с волнами в разных
частях уникальных морских экосистем, разбросанных по всему миру.
Это очень много для расчета, и это будет сильно варьироваться от проекта к дизайну.
Например, многие свободно плавающие WEC используют электрические кабели для передачи собранной энергии
обратно на берег.
Морские обитатели, такие как акулы, иногда могут быть привлечены к подобным системам.
Например, некоторые океанические оптоволоконные кабели заставляли акул время от времени давать им
не очень осторожный пробный укус.
Точная причина до сих пор неизвестна, поэтому нам нужно
лучше понять ее и решить.
Что-то вроде громкого воздушного насоса на колеблющемся водяном столбе WEC может отпугнуть
отдыхающих тюленей и морских черепах.
Как вы все это объясняете?
Еще больше усложняет ситуацию то, что эти устройства должны прослужить 20 с лишним лет.
Трудно изучать такое долгоживущее устройство в такой молодой области, особенно в такой
враждебной среде, как океан.
Учитывая потенциальные экологические проблемы, связанные с WEC, приятно знать,
что тщательные исследования xWave показывают, что морская жизнь практически не пострадает.
Эти исследования даже учитывали увеличение масштабов.
Хотя увеличение масштаба кажется простым — просто стройте больше — инженерные и финансовые проблемы
в прошлом были ограничивающим фактором.
Именно это делает масштабируемость xWave и огромные размеры Nankun такими захватывающими.
Конечно, стоимость всегда имеет решающее значение, и WEC имеют высокие первоначальные затраты.
Установка и техническое обслуживание часто сложны и дороги, потому что большинство WEC работают в
неспокойной воде или под ней.
Мы можем увидеть, как это происходит с другими возобновляемыми источниками энергии.
Помните наши морские ветроустановки с такой же высокой LCOE?
Есть причина, по которой они, как правило, значительно дороже, чем их береговые родственники.
Отчасти это связано с тем, что поиск подходящей подводной недвижимости и
безопасная установка WEC могут стоить в 2-3 раза больше, чем само устройство WEC.
И установка, и техническое обслуживание обычно требуют ожидания океанических условий.
чтобы быть безопасным или «в самый раз», что еще больше увеличивает затраты.
Эти инженерные и финансовые проблемы, безусловно, не облегчают тестирование WEC в
масштабе или в контролируемой среде.
В конце концов, океан — сложное и дорогое место для работы.
Может показаться, что океан просто не хочет, чтобы мы были там.
Но опять же, эти проблемы стоит решать из-за сумасшедшего потенциала волновой энергии.
Реза Алам из Калифорнийского университета в Беркли сформулировал это следующим образом: каждый квадратный метр
солнечной панели получает от 0,2 до 0,3 киловатта солнечной энергии, а каждый квадратный метр
ветряной башни поглощает от 2 до 3 киловатт.
Каждый метр калифорнийского побережья получает 30 киловатт энергии волн.
Несомненно, это дает представление о потенциале волновой энергии.
И есть все основания для оптимизма.
Исследование, проведенное NREL в 2019 году, показало, что, если все пойдет хорошо, LCOE преобразователей волновой энергии
может составить всего 0,30 доллара за кВтч к 2033 году, что составит 300 долларов за МВтч.
LCOE, конечно, сильно варьируется от места к месту, но для сравнения, исследование Управления энергетической
информации (EIA) показало, что средний показатель LCOE для солнечных ферм в 2021 году составляет более 33 долларов за
МВтч, а для наземных ветряных электростанций — около 38 долларов за МВтч.
Ожидается, что волновая энергия не снизится до этих цен до 2050 года.
По самым скромным оценкам, она составляет около 130 долларов за МВтч (плюс-минус 60 долларов), а оптимистично —
70 долларов за МВтч (плюс-минус 30 долларов).
Учитывая, что солнечная энергия в настоящее время является одним из самых дешевых способов выработки электроэнергии, похоже, что
она не потеряет эту корону в ближайшее время.
Но в оптимистичном сценарии энергия волн может оказаться на приблизительном уровне.
Энергия волн все еще является новой областью, и связанные с ней уникальные и дорогостоящие инженерные задачи
означают, что она далеко не так «решена», как ветер или солнечная энергия.
Но огромное разнообразие способов, которыми мы можем превращать волны в электричество, сделало энергию волн
захватывающей областью.
И потенциальная, почти безграничная чистая энергия, обеспечиваемая нашими морями, слишком хороша, чтобы отказываться от нее.
Как показывают нам Nankun и xWave, как только отрасль найдет свою морскую опору, энергия волн
вполне может стать одним из самых мощных инструментов возобновляемой энергии в нашем поясе коммунальных услуг… до тех пор, пока затраты
могут снизиться.
Так что ты думаешь?
Вы все еще не определились?
Перейти в комментарии и дайте мне знать.
И обязательно ознакомьтесь с моим последующим подкастом «Все еще подлежит уточнению», где мы обсудим некоторые из
ваших отзывов.
Спасибо всем моим покровителям, которые получают версии каждого видео без рекламы.
А также, напомню, что я собираюсь посетить мероприятие Fully Charge Live
в Ванкувере, которое пройдет с 8 по 10 сентября.
Это феноменальное мероприятие для фанатов, посвященное домашней энергии и электромобилям, на котором многие компании демонстрируют
свои новейшие технологии. , а также веселые занятия по широкому кругу тем, таких как домашние энергетические лайфхаки.
Если вы хотите принять участие, используйте мой код скидки UNDECIDED, чтобы получить скидку 25% от стоимости билета.
Ссылку дам в описании.
А если пойдете, обязательно поздоровайтесь.
Спасибо за просмотр.
Увидимся в следующем.