经过 20 年的研发投入,欧洲在海洋能领域一直保持着关键的竞争优势。过去 10 年,欧盟国家和私营部门已在海洋能研究和试点项目上投资了 40 多亿欧元。降低成本是海洋技术的关键,欧盟已通过战略能源技术计划 5 为未来十年设定了这一目标。这项投资导致欧洲市场竞争激烈,各大公司都试图将其海洋涡轮机或波浪能转换器概念推向大规模生产。从这个意义上讲,潮汐能行业似乎是最为成熟的,它推出了首个受益于购电协议的商业项目。然而,波浪能行业正紧随其后,测试原型以应对不同的欧洲沿海波浪条件 6 。
太阳能驱动并影响着地球上无数的自然过程。例如,植物、藻类和蓝藻的光合作用依赖于太阳能,而这一过程对维持地球生命的重要性几乎怎么强调也不为过。如果光合作用停止,地球上很快就会几乎没有食物或其他有机物。大多数生物都会消失,随着时间的推移,地球大气中将几乎没有气态氧。太阳能对于水循环中的水蒸发、陆地和水温以及风的形成也至关重要,所有这些都是塑造地球生命的气候模式的主要因素。
太阳能驱动并影响着地球上无数的自然过程。例如,植物、藻类和蓝藻的光合作用依赖于太阳能,而这一过程对维持地球生命的重要性几乎怎么强调也不为过。如果光合作用停止,地球上很快就会几乎没有食物或其他有机物。大多数生物都会消失,随着时间的推移,地球大气中将几乎没有气态氧。太阳能对于水循环中的水蒸发、陆地和水温以及风的形成也至关重要,所有这些都是塑造地球生命的气候模式的主要因素。
在能源效率和可再生能源办公室内,美国能源部的水力技术办公室(WPTO)系统地研究了海洋能源的潜在应用。WPTO在2019年的一份报告中提出了蓝色经济中近期机会的初步评估,这为蓝色经济™提供了动力:探索海上市场中海洋可再生能源的机会。该报告重点介绍了一组引人入胜的八个蓝色经济机会,可以得到海洋能源技术的支持。WPTO将这八种应用分为两个总体类别:海上电力(包括海洋观察,水下汽车充电,海洋水产养殖,海洋藻类和海水采矿)和有韧性的沿海社区(海水脱水,沿海抗复原和灾难恢复以及孤立的社区)。
由 SER 发布,2015 年 10 月 - 设计/制作:raphael.simonnet@gmail.com - 编者注:本目录中发布的信息由公司提供。他们不以任何方式承担可再生能源联盟的责任。后者不对公司文件的内容负责 - 图片来源:封面(从左到右): 从左到右:©AREVA、©DCNS、©LBI、©Cyril ABAD – ALSTOM、©AREVA。 ISSN 号:2430-9141
化石能源储备的枯竭及其造成的环境污染凸显了利用海洋可再生能源(如海浪和潮汐)的必要性,因为它们具有巨大的潜力。另一方面,大规模部署海洋能转换器以满足未来的能源需求需要使用大型转换器农场,这可能会对海洋生态系统产生负面的环境影响。与此同时,一个非常重要的一点是,通过不同的方法从海洋收集数据并进行分析会产生大量的数据,这使得使用不同的机器学习算法等先进工具变得更加丰富多彩。在本文中,使用机器学习和量子机器学习分析了一些海洋能设备对环境的影响。结果表明,量子机器学习在计算精度方面优于传统机器学习。这种方法为环境影响评估提供了一种有前途的新方法,特别是在海洋等复杂环境中。
在暴露和/或遥远的海洋地点进行水产养殖是一个新兴的行业和研究领域,旨在解决提高粮食安全的需求以及城市和沿海利益相关者向近岸和受保护的海洋水域扩张所带来的挑战。这一举措需要创新的解决方案,以使该行业在高能量环境中蓬勃发展。一些创新研究增加了对物理学、流体动力学和结构要求的理解,从而可以开发适当的系统。蓝贻贝 ( Mytilus edulis )、新西兰绿壳贻贝 ( Perna canaliculus ) 和太平洋牡蛎 ( Magallana gigas ) 是商业暴露双壳类水产养殖的主要目标。研究人员和业内成员正在积极推进现有结构,并为这些结构和适合此类条件的替代高价值物种开发新结构和方法。对于大型藻类(海藻)养殖,例如糖海带 ( Saccharina latissimi )、桨草 ( Laminaria digitata ) 或海带属。 (Ecklonia sp.)延绳系统被广泛使用,但需要进一步发展以承受完全暴露的环境并提高生产力和效率。在海洋鱼类养殖中,开放式海洋网箱设计主要有三种:柔性重力网箱、刚性巨型结构、封闭式网箱和潜水式网箱。随着水产养殖进入要求更高的环境,必须集中精力提高运营效率。本出版物考虑了与水产养殖扩展到暴露海域的要求有关的商业和研究进展,特别关注双壳类、大型藻类的养殖以及海洋鱼类养殖技术和结构发展。
摘要:由于其巨大的未开发潜力,海洋能已成为一种极具前景且环境可持续的可再生电力生产方式。本研究重点关注一系列海洋能技术,包括潮汐能、波浪能、OTEC(海洋热能转换)、盐度梯度能和洋流能。它研究了与利用海洋能相关的各种发电方法。由于海洋能技术仍处于研发阶段,本文还考虑了实施海洋发电厂的环境影响,例如它们对海洋生态系统的影响和潜在的缓解策略。本文汇集了来自世界各地的成功海洋能项目的案例研究。它强调了推广这种可靠能源用于全球发电的优势,同时也解决了实施海洋电力系统期间可能出现的挑战。此外,它通过分析新兴技术、正在进行的研究发展和市场的增长前景,探索了海洋能的未来前景和潜力。此外,它还讨论了将海洋能源纳入整体能源结构,强调其在实现可持续和多样化能源组合方面的关键作用。这一综合内容是理解海洋能源及其作为可再生能源潜力的宝贵资源。
鉴于海洋能设备必须在恶劣的海况下运行和生存,必须设计和验证稳健的技术。在真实海况下长期演示海洋能设备和试点农场对于验证技术和实现高 TRL 至关重要。专注于一个或多个关键子系统是一种选择。这将显著提高整个海洋能系统的整体可靠性、能量产量、可用性、运营成本和终生成本。这将展示成本效益,降低风险并吸引投资者参与未来的商业项目。
执行摘要 海洋能,包括海浪、洋流、海洋热梯度、潮汐和河流,是一种巨大且尚未开发的资源,可以利用它来帮助实现向可再生能源的过渡。海洋能是一种极具吸引力的可再生资源,因为它具有能量密度、可预测性和持久性。此外,海洋能有可能为公用事业规模的应用、远程和分布式应用以及水产养殖和航运等快速扩张的海洋产业提供能源。然而,海洋能技术正处于发展的初期,大量资源远离人口中心和输电基础设施。因此,要充分发挥海洋能的潜力,需要有效的方法来储存和运输捕获的海洋能,以便在需要的时间和地点使用能源。解决这些能源储存和运输挑战的一个有希望的解决方案是将海洋能和制氢技术结合起来。在此,我们对结合海洋能和氢能技术的独特价值主张和技术挑战进行了高层次的分析。首先,我们回顾了海洋能技术、电解技术和储氢方法。接下来,我们考虑将这两种技术结合起来的具体应用和机会。最后,我们确定了成功结合海洋能源和氢气生成技术必须克服的关键研发挑战。作为我们在这一领域进行事实调查工作的一部分,我们举办了一个研讨会,来自行业、学术界、国家实验室和政府机构的海洋能源和氢气技术专家参加了研讨会,探讨海洋能源和氢气生成系统相结合的技术挑战和机遇。我们的目的是,本文件和研讨会报告可以结合使用,以帮助确定和指导实现海洋能源-氢气系统潜力所需的研究和开发。