{h1}
artikel

Energi laut

Anonim

pengantar

Energi laut dapat didefinisikan sebagai 'energi yang berasal dari teknologi yang memanfaatkan air laut sebagai kekuatan penggerak mereka atau memanfaatkan potensi kimiawi air atau panas' (IPCC, 2011). Energi laut mencakup berbagai perangkat teknologi yang dapat dikategorikan secara luas sebagai berikut:

  • Kisaran pasang surut: Energi yang diekstraksi dari naik dan turun vertikal dari pasang surut melalui jebakan.
  • Arus pasang surut: Energi diekstraksi dari arus yang dihasilkan oleh pasang surut.
  • Gelombang: Energi diekstraksi dari gerakan ombak.
  • Arus laut: Energi yang diekstraksi dari angin atau arus laut termal.
  • Konversi energi panas laut (OTEC): Energi yang berasal dari perbedaan suhu antara lapisan laut atas yang lebih hangat dan bagian yang lebih dingin lebih dalam.
  • Gradien salinitas (daya osmotik): Berasal dari gradien salinitas yang terjadi antara area air asin dan air tawar.

Tiga sumber energi laut yang disebutkan di atas sangat banyak pada tahap konseptual atau penelitian dan pengembangan (R & D) sehingga lembar pengarahan ini berfokus terutama pada tiga bentuk energi kelautan pertama .

Dari perspektif teoritis, baik perangkat energi pasang surut dan gelombang menawarkan potensi untuk menghasilkan sejumlah besar energi. Beberapa perkiraan menunjukkan bahwa total energi yang tersedia teoritis dari sumber laut melebihi semua persyaratan manusia (IPCC, 2011). Kenyataannya, kombinasi dari tantangan teknologi dan ekonomi berarti bahwa penyebaran mereka dalam skala signifikan masih jauh.

Kisaran pasang surut

Meskipun penggunaan naik dan turunnya gelombang, yang dihasilkan dari tarikan gravitasi bulan (dan pada tingkat lebih rendah matahari), sebagai sumber energi potensial kembali jauh, dengan beberapa contoh pabrik pasang surut kecil untuk menggiling jagung baik di Inggris dan Perancis selama abad pertengahan, penggunaan tenaga pasang surut sebagai sumber listrik jauh lebih baru.

Skema tenaga air pasang modern besar pertama adalah bendungan pasang-surut 240 MW yang dikembangkan di Perancis di Rance Estuary pada tahun 1960-an. Di Inggris telah ada beberapa proposal berskala besar, khususnya Potensi Air Keruh Tailing dan baru-baru ini di Laguna Daya Tile Swansea, tetapi sampai saat ini tidak ada yang telah dikembangkan.

Bentuk tenaga pasang surut ini bergantung pada naik dan turunnya vertikal vertikal di siang hari. Biasanya sebuah bendungan pasang surut dibangun di mulut muara sungai yang digunakan untuk menjebak gelombang yang masuk. Bentuk paling umum dari skema rentang pasang surut disebut sebagai generasi surut. Pada saat masuk (banjir) pasang air akan melewati pintu air di bendungan dan kemudian, di air yang tinggi, pintu air dapat ditutup menjebak air di belakang bendungan.

Sebagai air pasang surut surut kepala air dikembangkan antara tingkat air yang tinggi di belakang bendungan dan tingkat air yang lebih rendah di sisi hilir. Kepala air ini kemudian dapat digunakan untuk menghasilkan listrik menggunakan teknologi serupa (yaitu generator turbin) ke skema hidro rendah.

Variasi lain dari skema rentang pasang surut termasuk pembangkitan banjir (yang menggunakan gelombang yang datang untuk menghasilkan listrik) serta generasi dua arah yang menghasilkan listrik pada banjir dan pasang surut.

Untuk skema rentetan pasang surut, keluaran daya rata-rata sebanding dengan luas air yang dipertahankan dan kuadrat dari kisaran pasang surut. Ini berarti bahwa kelayakan skema rentang pasang potensial sangat bergantung pada kisaran pasang surut dan topografi lokal.

Seperti halnya bentuk daya pasang surut daya pasang listrik memiliki pro dan kontra. Pro utama adalah:

  • Karbon rendah: Skema kisaran pasang surut menawarkan bentuk energi rendah karbon lain.
  • Prediktabilitas: Kisaran pasang surut (dan dengan demikian output daya) dapat diprediksi dengan tingkat kepastian tinggi bertahun-tahun sebelumnya.
  • Skala: Skema kisaran pasang-surut individu, seperti Tukar Pasang Surut, dapat menghasilkan daya hingga 8GW.

Sebaliknya, kontra utama adalah:

  • Respons permintaan: Kekuatan dari skema rentang pasang surut datang dalam semburan yang relatif singkat pada interval sekitar 12 jam (yang tidak akan selalu bertepatan dengan permintaan puncak).
  • Biaya: Daya rentang pasang surut adalah salah satu bentuk pembangkit energi yang lebih mahal.
  • Lingkungan: Konstruksi rentetan skala besar di sepanjang muara sungai memiliki potensi untuk efek yang signifikan pada ekosistem lokal.

Arus pasang surut

Meskipun skema rentang pasang surut telah ada sejak pertengahan abad ke-20, potensi skema arus pasang surut adalah fenomena yang lebih baru. Alih-alih membangun rentetan yang bergantung pada naik dan turunnya gelombang vertikal, adalah mungkin untuk menggunakan turbin bawah air yang mengubah energi kinetik dari aliran horizontal arus pasang surut menjadi listrik.

Turbin yang terendam dapat dipasang pada struktur tetap yang berlabuh ke dasar laut atau tertambat ke dasar laut dengan sistem jangkar.

Output daya potensial dari turbin arus pasang surut sebanding dengan daerah sapuan bilah dan kubus kecepatan air. Hubungan kubus berarti bahwa penentuan tapak skema arus pasang surut di daerah dengan arus pasang surut kecepatan tinggi sangat penting untuk kelangsungan ekonomi skema.

Di Inggris, yang memimpin dunia dalam hal skema arus pasang surut, proyek percontohan telah dikembangkan dekat Lynmouth di utara Devon, Strangford Narrows di Irlandia Utara dan Pentland Firth di Skotlandia.

Skema arus pasang surut membagi beberapa pro dan kontra yang sama sebagai skema rentang pasang surut tetapi dengan pengecualian penting:

  • Lingkungan: Tanpa persyaratan untuk membangun bendungan pasang surut, potensi pengaruh lingkungan berkurang secara signifikan.
  • Skalabilitas: Meskipun Inggris memiliki beberapa situs yang sangat menjanjikan, situs yang layak saat ini dibatasi untuk daerah-daerah dengan arus pasang surut yang sangat kuat yang membatasi potensi untuk meningkatkan teknologi.

Banyak aspek dari skema aliran pasang surut mirip dengan untuk ladang angin lepas pantai dan skema tenaga gelombang.

  • Yayasan penahan di daerah-daerah dengan kecepatan air tinggi dan transportasi dasar laut.
  • Biaya tinggi kabel (bawah laut termasuk koneksi dan penggalian / perlindungan mahal).
  • Kebutuhan potensial untuk array besar (ekonomi) untuk mengumpulkan energi di stasiun trafo lepas pantai untuk transmisi HV ke pantai.
  • Persyaratan untuk kru pemeliharaan lepas pantai dan basis layanan.
  • Instalasi khusus / pemeliharaan kapal.
  • Interaksi dengan lalu lintas laut termasuk memancing (generator dan kabel).

Kekuatan gelombang

Secara global diperkirakan bahwa saat ini ada lebih dari 1.000 perangkat gelombang paten. Keuntungan utama dari pembangkit listrik gelombang adalah bahwa ia dapat diprediksi dengan kepastian delapan jam, karena sekali ombak telah diciptakan, mereka terus mengirimkan energi untuk beberapa waktu dan jarak.

European Marine Energy Center (EMEC) telah mengidentifikasi delapan kelompok perangkat gelombang:

  • Attenuator: Duduk di atas air dan menghasilkan listrik melalui gerakan dua lengan yang berdekatan ketika gelombang melintas.
  • Titik penyerap: Mengapung dan terhubung ke pangkalan di dasar laut. Gerak laut membuat float naik dan turun yang menciptakan tenaga listrik di pangkalan.
  • Osilasi gelombang konverter gelombang: Menggunakan gerakan gelombang untuk menghasilkan energi melalui lengan bergerak yang terhubung ke sendi pivot.
  • Kolom air berosilasi: Kolom udara yang tertutup dan sebagian terendam yang dikompres dengan naik dan turunnya gelombang. Gerakan ini mendorong udara yang terjebak melalui turbin.
  • Perangkat Overtopping / terminator: Gelombang masuk ke reservoir yang tenggelam yang melewati turbin sebelum dikembalikan ke laut.
  • Diferensial tekanan terendam: Terletak di dasar laut dekat pantai, menciptakan energi dengan mengeksploitasi diferensial tekanan yang dihasilkan dari naik dan turunnya permukaan laut.
  • Bulge wave: Tabung karet yang ditambat. Air laut memasuki tabung di kepala dan didorong melalui turbin di ujung di mana ia kembali ke laut.
  • Rotating mass: Menggunakan gerakan ombak dan ombak untuk memutar gyroscope atau berat eksentrik yang pada gilirannya dihubungkan ke generator listrik.

Sejumlah besar paten global menunjukkan bahwa kekuatan gelombang adalah teknologi belum matang yang belum terobosan karena tidak ada desain yang dominan.

Pada 2015, BVG Associates mengeluarkan laporan tentang Rencana Pengembangan Rantai Pasok dan Pasang Surut. Mereka mengidentifikasi bahwa perangkat dengan kemampuan terbukti termasuk Aquamarine Power (Oyster), Boosch-Rexroth, Fred Olsen (Bolt Lifesaver), Wello (Penguin) dan Pelamis Wave Power. Mereka juga mengidentifikasi teknologi masa depan potensial seperti yang dilakukan oleh Albatem, AWS Ocean Energy dan Seatricity.

Tantangan dan hambatan utama untuk kekuatan gelombang di Inggris meliputi:

  • Akses ke jaringan (perhatikan bahwa gelombang yang lebih besar ditemukan lebih jauh di lepas pantai).
  • Ketersediaan dan akses situs.
  • Kurangnya rantai pasokan.
  • Kurangnya infrastruktur terkait.
  • Tidak pasti ekonomi.
  • Ketidakdatangan teknologi (kurangnya standardisasi dan desain dominan).
  • Ketidakstabilan politik dengan perubahan kebijakan Pemerintah saat ini (khususnya berkaitan dengan subsidi).
  • Kurangnya akses ke modal.
  • Kurangnya tenaga kerja terampil.
  • Persaingan signifikan dari sumber pembangkit energi lainnya.
  • Perlu dukungan keuangan dari pemerintah untuk menjadikan teknologi tersebut layak secara komersial.

(Gambar: turbin Nautinity Contra Rotating Marine Turbine (CoRMaT))

Fasilitas pengujian Inggris

Inggris telah berada di garis depan pengembangan energi laut dan manfaat dari fasilitas uji canggih di beberapa situs di Inggris, khususnya:

  • Pusat Energi Kelautan Eropa (EMEC): Didirikan pada tahun 2003, EMEC menyediakan pengembang konverter energi gelombang dan pasang surut dengan fasilitas pengujian yang dibangun khusus, laut terbuka. Berbasis di Orkney, EMEC menyediakan pusat pengujian yang ideal dengan rezim gelombang laut yang sangat baik dan arus pasang surut yang kuat. (Informasi lebih lanjut tersedia di www.emec.org.uk).
  • Wave Hub: Terletak di timur ekstrim Samudra Atlantik, 16 km di lepas pantai utara Cornwall, Wave Hub menyediakan salah satu situs terbesar dan paling berteknologi maju di dunia untuk pengujian dan pengembangan teknologi energi terbarukan lepas pantai. Situs ini memiliki empat tempat uji khusus dengan sambungan jaringan pra-instal yang dibuat khusus untuk kapasitas ekspor hingga 30 MW. (Informasi lebih lanjut tersedia di www.wavehub.co.uk).
  • Offshore Renewable Energy (ORE) Catapult: Pusat Catapult ORE adalah salah satu pusat teknologi dan pusat penelitian inovasi Inggris. Pusat ini menyediakan fasilitas pengujian akses air dangkal terbuka yang menyediakan lingkungan air asin terkontrol untuk percobaan dan mendemonstrasikan teknologi baru dan inovatif. (Informasi lebih lanjut tersedia di ore.catapult.org.uk/home).

Fasilitas uji telah memiliki persetujuan perencanaan dan koneksi jaringan di tempat dan oleh karena itu menyediakan pengembang dengan opsi yang relatif mudah untuk menguji perangkat di darat dan lepas pantai dalam kondisi laut nyata.

(Gambar: Turbin Andritz Hydro Hammerfest, dipasang di European Marine Energy Center (EMEC) di Orkney)

Statistik energi - Status saat ini dan proyeksi masa depan

Inggris saat ini adalah pemimpin dunia dalam bidang energi laut, dengan sekitar 10 MW gelombang dan perangkat arus pasang surut yang diuji di perairan Inggris, lebih banyak dari gabungan seluruh dunia.

Sebagai negara kepulauan yang terletak di timur laut Atlantik, Inggris menjadi sasaran gelombang kuat dan rezim pasang surut, tetapi juga manfaat dari landas kontinen yang relatif dangkal, yang berarti Inggris berada dalam posisi yang sangat baik untuk memanfaatkan potensi keuntungan yang terkait dengan laut. energi . Gambar di bawah ini menunjukkan potensi yang jelas di Inggris untuk menghasilkan proporsi signifikan energi kita dari energi laut .

(Gambar: Statistik Energi - Gelombang Potensi Energi Laut dan pasang surut, negara maju)

Status komersial teknologi gelombang dan pasang surut

Seperti yang diilustrasikan pada gambar di bawah, kekuatan pasang surut secara signifikan lebih jauh di sepanjang kurva pengembangan menuju mencapai komersialisasi daripada kekuatan gelombang.

[Sejak penelitian ini diterbitkan, dua pengembang energi gelombang terkemuka (Pelamis dan Aquamarine) telah masuk ke administrasi, mengilustrasikan tantangan yang terkait dengan perangkat listrik gelombang komersialisasi.]

(Gambar: Penelitian IHS Emerging Energy (2012))

Mekanisme dukungan UK

Pemerintah Inggris telah mengidentifikasi kelompok-kelompok pendukung untuk memastikan dukungan keuangan disediakan untuk mendorong pengembangan pasar gelombang dan pasang surut. Di bawah rezim Kewajiban Terbarukan (ROC), kekuatan gelombang menerima tingkat dukungan keuangan tertinggi dengan lima ROC / MWh (di bawah 30MW) dan dua ROC, setelahnya. Dengan perubahan Contract for Difference (CFD) (di bawah Reformasi Pasar Tenaga Listrik), harga strike untuk gelombang dan pasang surut ditetapkan sebesar £ 305 / MWh.

Pada tahun 2013, Skotlandia mendirikan Dana Komersialisasi Marine Renewables (MRCF), untuk memberikan dukungan bagi industri energi gelombang di Skotlandia. Dana tersebut terdiri dari £ 18 juta.

Dalam laporan tahun 2010, Ernst & Young mengidentifikasi bahwa biaya tenaga gelombang dapat dikurangi dengan jumlah bersih 70% pada tahun 2035 melalui pembelajaran dan mengurangi biaya yang mendasari misalnya tenaga kerja, logam dan manufaktur. Dalam rencana skenario berbiaya rendah, model menggambarkan bahwa biaya dapat serendah £ 97 / MWh pada tahun 2035 dan £ 71 / MWh pada tahun 2050.

Pemerintah Inggris berusaha untuk mempromosikan perkembangan kekuatan gelombang di Inggris melalui mekanisme dukungan keuangan langsung dan tidak langsung untuk inovasi, manufaktur, pengujian dan penyebaran peralatan.

Kesimpulan

Perangkat energi laut menawarkan potensi untuk menghasilkan sejumlah besar energi. Baik kekuatan gelombang dan pasang surut memiliki jalan panjang untuk pergi sampai komersialisasi skala penuh terwujud, meskipun tenaga pasang surut jauh lebih dekat untuk mencapai realisasi komersial daripada kekuatan gelombang.

Dalam kedua kasus itu sangat penting bahwa Pemerintah terus mendukung pengembangan teknologi agar Inggris mengeksploitasi sumber energi yang luas dan siap tersedia ini sambil meningkatkan keamanan energi dan mewujudkan komitmen pengurangan karbon 2020 dan 2050.


- Lembaga Insinyur Sipil

Direkomendasikan

Energi di lingkungan binaan

Memperbaiki data pembongkaran konstruksi dan pembongkaran

Outlet Desainer, Cannock