2017 年成立了“设定计划临时工作组”(TWG),其任务是制定这一实施计划。该工作组认识到海洋能源技术具有提供足够的可再生能源供应以满足未来需求的重要机会。然而,最初的计划侧重于波浪能和潮汐能面临的挑战。该计划的目标是概述一种结构化方法,使这两种技术都能遵循发展路径——最终目标是实现具有商业可行性的波浪能和潮汐能行业。《意向声明》中制定的指示性时间表和目标是,潮汐能到 2025 年实现这一目标,波浪能到 2030 年实现这一目标。考虑到该行业的发展时间,IWG 认识到这不是很长的时间,如果要满足这些时间表,需要大量的工作和支持。这不仅关乎技术的发展,还关乎一个新工业部门的发展,该部门拥有大规模制造和部署供应链,这将实现实现商业化目标所需的规模经济。
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。
海洋能源结构通常由先进的复合材料制成,在使用过程中会受到极端海洋环境的影响。在极端海洋环境中,海水流和波浪反复加载结构,从而导致两种环境条件:水侵入和机械疲劳。在之前的研究中,这两种环境条件是按顺序应用的,其中复合材料样品经过老化,然后进行机械测试。为了了解动态载荷和水侵入对复合材料的综合影响,本研究涉及在水箱中对复合材料试样进行静态和疲劳四点弯曲测试。水箱的设计和制造适合 100 kN 或 250 kN 负载框架。水下疲劳测试的弯曲强度值、失效循环和失效模式结果将用于指导海洋能源结构设计。试样规模测试方法将用于扩大规模并为后续子组件测试和标准制定提供参考。根据知情标准设计海洋能源结构的好处是降低终生成本并提高可靠性和能源产量,最终实现可持续的低碳能源系统。
美国国家可再生能源实验室 (NREL) 与美国能源部 (DOE) 水力技术办公室 (WPTO) 合作,开发了一种独特的研发方法,以推进海洋能源海水淡化。海水淡化是 WPTO 推动蓝色经济 TM 投资组合 [1] 的一项基础投资,也是该投资组合的首笔投资。NREL 的海洋能源海水淡化涵盖技术经济可行性研究、数值建模和组件和子系统级别的实验室测试,以及液压和电动反渗透波浪能转换器 (HERO WEC) 的开发。这种多层次的方法实现了创新的反馈循环,其中从实验室和现场实验中获得的数据和经验教训可用于改进建模工具和分析技术,确定未来年度活动的优先级,并改进 NREL 和整个 WPTO 投资组合内的战略方向。 NREL 主导的研究的主要目标是确定与波浪能海水淡化商业化相关的关键障碍,并开发海洋能源行业可以采用的解决方案。值得注意的是,虽然 WPTO 的海洋能源组合包括波浪能、潮汐能、洋流能、热梯度能和压力梯度能,但大部分海洋能源海水淡化工作都集中在波浪能海水淡化上。同时,这些研发活动可以帮助为行业和学术技术提供技术援助和支持。这两个轨道有助于建立一个共同的解决方案社区方法,同时也确定了发展强劲行业所必需的海洋部门以外的关键利益相关者、政府机构和其他组织。
•近海风能的成本降低•扩大,公正和可持续的部署•国内供应链,包括港口和制造业•传输•开发•浮动和储存应用•浮动海上风力射击™:2035
高管摘要本报告提供了对团结国家海洋能源资源的简洁而合并的概述。1本文报告的结果主要基于美国能源部(DOE)在以下技术领域中资助的海洋能源资源评估:波浪,潮流,潮流,洋流,海洋热梯度和河流(Jacobson,Hagerman,Hagerman和Scott,Scott,2011; Haas et et; Haas等人。2011; Haas 2013; Ascari等。2012)。本报告还纳入了几个国家实验室(Kilcher,Garcia-Medina和Yang 2021; Kilcher,Haas和Muscalus 2021)进行的美国浪潮和潮汐资源评估的最新更新和改进。进行了许多这些改进,以解决国家研究委员会对原始资源评估的评估的反馈(国家研究委员会2013年)。此外,本报告通过确定每个州或地区可用的海洋能源资源在实际范围内确定迄今已发布的分析。简而言之,本报告总结了有关州,地区和国家规模的美国海洋能源资源的最佳可用数据。
海洋能源高级材料项目是一个正在进行的,多年的多年级项目,其主要目标是解决海洋能源开发商面临的障碍和不确定性,以采用用于结构应用的先进材料。该项目的国家可再生能源实验室(NREL)的目标是满足海洋能源材料的子组合测试需求,提高对设计允许物的理解,并提供使用适用于海洋能源行业的材料的近网尺度静态和疲劳数据。从长远来看,测试方法开发和生成的数据将用于为标准开发提供信息。本报告概述了有关各种复合材料亚组件的盐水调节及其随后的结构验证的最大规模研究之一,这是针对海洋可再生能源行业的。
海洋可再生能源技术,即波浪能和潮汐能,有望成为补充现有可再生能源的清洁能源。拜登政府通过其《海洋气候行动计划》表示,计划“迅速、负责任地推进海洋能源技术的商业化,这些技术可将波浪、潮汐、洋流和其他海洋能源转化为能源”。1 该行动计划旨在加强海洋可再生能源的研究、教育和劳动力发展,并从环境正义的角度进行。随着这些技术的进步,至关重要的是,在部署这些技术时,必须充分了解环境和社会影响,并结合适当的缓解措施以降低风险。如果负责任地使用,波浪能和潮汐能可以成为有效的额外清洁海洋能源,有助于实现公正的能源转型,特别是对于偏远和农村沿海社区。
更多的研究人员和组织。示范:资助水力和海洋能源研究的水下示范。降低部署技术的风险,并了解这些技术在现场的运作方式。环境评估:支持推进河流和海洋水力发电所需的分析、技术开发和伙伴关系。解决监管障碍:与联邦和州政府的合作伙伴一起了解部署的复杂性。伙伴关系和社区参与:确定对工作至关重要的合作伙伴,促进私营和公共部门的伙伴关系以确保成功,资助创新生态系统和社区伙伴关系,并引入新的人才和组织,包括多元化、有代表性的投资组合和计划。
由 EPSRC 资助的 SUPERGEN 英国海洋能源研究联盟一直在应对与波浪能和潮汐能相关的各种挑战。目前已有用于产生海洋能源的原型设备,但仍有很多关于海洋能源资源以及如何有效利用它们并将能源输送到网络的知识有待学习。SUPERGEN 英国海洋研究能源合作伙伴旨在提供解决方案,确保海洋能源能够为可持续能源结构做出重大贡献,以应对加速部署以实现 2020 年目标的挑战,并扩大和运营一个由学术研究人员、行业合作伙伴和国际合作者组成的包容性海洋网络,并继续与行业合作提供最高质量的博士培训和知识转移,为该行业建设智力和人才能力