Хотя сектор энергетики океана все еще находится на ранней стадии развития, в новом отчете анализируются десять будущих технологий для получения энергии из океанских приливов и волн.
Для их успешной коммерциализации необходим интегрированный системный подход.
Все еще требуется уровень почти научной фантастики, чтобы представить, что мы можем использовать постоянное движение океанов для питания наших городов и домов.
Тем не менее, такие идеи лежат на столах дизайнеров, проходят демонстрацию жизнеспособности на пути к возможному коммерческому успеху.
Переход к экономически жизнеспособным технологиям использования энергии океана является огромным шагом на пути к декарбонизации и росту «голубой» экономики во многих прибрежных районах.
С учетом того, что в европейских водах установлено всего 17 МВт по сравнению с 15,8 ГВт оффшорной ветроэнергетики, в основном в качестве демонстрационных или первых в своем роде предкоммерческих проектов, каждое технологическое решение, предлагаемое для преодоления разрыва между стадией НИОКР и коммерциализацию устройств, использующих энергию океана, можно пока рассматривать как перспективную технологию.
В рамках внутреннего проекта Европейской комиссии по низкоуглеродной энергетической обсерватории (LCEO) Объединенный исследовательский центр (JRC) разрабатывает список будущих новых технологий, имеющих отношение к энергоснабжению.
30 экспертов в области энергетики океана проанализировали потребности сектора и типы инноваций, чтобы сократить разрыв с рынком.
Новый отчет «Будущие новые технологии для энергетического сектора океана: инновации и революционные изменения» предлагает политикам и всем другим заинтересованным лицам, заинтересованным в энергетике океана, ряд инноваций, которые могут вывести энергию океана на рынок, но все еще нуждаются в дальнейшем развитии. НИОКР, поддерживаемые частным, национальным или европейским финансированием, и это поможет сохранить европейское лидерство в этом развивающемся секторе.
Эксперты описывают состояние развития каждого семейства технологий, преимущества, технологические ограничения, а также уровень их технологической готовности.
Новая индустрия полна идей
В Европе было разработано множество концепций преобразования энергии океана, предложено более 200 различных устройств.
Эксперты говорят о десяти семействах океаноэнергетических технологий, которые объединяют волновые или приливные преобразователи, подсистемы и компоненты, характеризующиеся общим принципом работы или конструкции.
Приливная энергия
С точки зрения скорости разработки первое поколение преобразователей приливной энергии возглавляет группу.
Они достигли предкоммерческой стадии с общей установленной мощностью около 12 МВт в Европе и средней скоростью разработки, при этом устройства достигли зрелости после 10+ лет исследований и разработок.
Плавучие приливные устройства не требуют тяжелых и дорогостоящих систем фундамента.
Скорость развития технологии средняя/быстрая (т.е. менее 5-15 лет), при этом некоторые плавучие приливные платформы уже находятся на продвинутой стадии разработки.
Преобразователи приливной энергии третьего поколения извлекают энергию из приливного или водного потока, используя паруса, воздушных змеев или имитируя плавание рыбы.
Скорость разработки средняя/быстрая, на нее влияет развитие материалов и вспомогательных технологий.
Волновая энергия
Что касается волновой энергии, исследования ведутся уже 40 лет.
Наличие испытательного оборудования и новых вычислительных инструментов делает исследования более доступными и открывает новые возможности, ведущие к новому подходу к первому поколению концепций волновой энергии.
Развитие искусственного интеллекта и алгоритмов обучения дает возможность разрабатывать более эффективные конструкции.
Скорость проявления находится в средне-медленном диапазоне.
Новые концепции энергии волн используют гибкость материала и орбитальные скорости частиц воды для преобразования энергии волн в электричество.
Они характеризуются общей простотой конструкции по сравнению с устройствами волновой энергии первого поколения.
Тем не менее, они находятся на ранних стадиях разработки, устройство не установлено в реальном море, а максимальная номинальная мощность устройства еще не определена.
Взлет инновационной энергии приливов и волн
Эта большая группа различных подходов к извлечению энергии из океана и преобразованию ее в электричество предлагает множество возможностей для инноваций и раскрытия потенциала энергии океана в Европе.
Прямой привод, гидравлическая и инерционная системы более совершенны.
Механические системы могут развиваться относительно быстро, в то время как диэлектрические эластомеры обеспечивают высокую скорость разработки, но требуют дополнительных исследований и разработок.
Дополнительная информация об этих концепциях доступна через проект Marinet 2 P Horizon 2020, программу Wave Energy Scotland и список технологий энергии волн и приливов Европейского центра морской энергии.
Выводы и рекомендации для дальнейшей работы
Для разработки успешных морских энергетических систем требуется интегрированный системный подход; поэтому рекомендуется сотрудничество с промышленностью и взаимодействие с производителями оригинального оборудования на ранней стадии разработки.
Возможности и требования системы должны быть должным образом определены и сделаны прозрачными для повышения эффективности разработки будущих новых технологий и их применимости к технологиям использования энергии океана.
Переносимость решений из других секторов, а также разработка новых технологий и материалов могут существенно повлиять на скорость разработки будущих технологий для использования энергии океана.
Влияние будущих новых технологий следует рассматривать в контексте приоритетов сектора энергетики океана, определенных в Дорожной карте океанической энергетики и Плане реализации SET-Plan.
Необходим дальнейший анализ, чтобы определить, какие варианты могут оказать наибольшее влияние на сектор в достижении краткосрочных целей (цели на 2025 г.) и долгосрочных амбиций (100 ГВт установленной мощности к 2050 г.).
В этом отчете собраны результаты международного семинара по новым энергетическим технологиям, состоявшегося в марте 2019 года.