Энергия приливов медленно проникала в структуру возобновляемых источников энергии, демонстрируя свою надежность и мощность на протяжении последнего десятилетия. Тем не менее, росла обеспокоенность, ведь подводные турбины могут угрожать морской дикой природе — теперь новые исследования показывают, что опасности могут быть намного ниже, чем предполагалось изначально.
Первоначально ученые ожидали, что подводные турбины могут привести к разрушительным последствиям для морских обитателей — главная забота заключалась в том, что рыбы, тюлени и киты получат травмы или, что еще хуже, массово погибнут. В то время как более крупное млекопитающее всегда может бродить по приливной ферме, широкомасштабные разработки в области подводных возобновляемых источников энергии вряд ли нанесут значительный ущерб.
Подводные турбины: новый взгляд на морскую дикую природу
Защитники природы и экологические группы подняли тревогу по поводу столкновений морских животных с лопастями подводных турбин. Их озабоченность была законной, поскольку она основывалась на прошлом воздействии деятельности человека на морские экосистемы.
В 2020 году лидеры в области устойчивого водопользования HR Wallingford разработали модель для более точного прогнозирования частоты столкновений, особенно серебряных угрей в Странгфорд-Лох недалеко от Белфаста, путем анализа поведения при плавании, включая скорость, направление и длину животного.
Странгфорд-Лох является популярным миграционным путем для более чем 15 000 серебристых угрей и местом расположения первой крупномасштабной подводной приливной фермы SeaGen. Проект SeaGen работал с 2008 по 2019 год и обеспечил электроэнергией 1500 домов в Ирландии.
Модель прогнозирования столкновений дала удивительные результаты — ожидалось, что только 1,1% мигрирующих серебристых угрей вступят в контакт с подводной «ветряной электростанцией». Более низкие показатели попадания могли быть связаны с тем, что серебряные угри плавают у поверхности воды ночью и глубже в течение дня. Несмотря на это, исследователи надеялись включить рыб и других морских млекопитающих в будущие исследования с использованием модели.
В другом исследовании Шотландское природное наследие (SNH) предположило, что работа турбины может повлиять на морскую дикую природу меньше , чем движение от установки самой приливной фермы. Исследователи измеряли воздействие, изучая плотность видов — количество популяций видов, рассеянных с участка до и после установки.
Тем не менее, есть потенциальные негативные последствия от подводных турбин
Недавние выводы о том, что подводные турбины представляют меньшую угрозу для морской флоры и фауны, обнадеживают, особенно сейчас, когда мир пытается увеличить производство возобновляемой энергии и бороться с изменением климата. Однако это не означает, что риски больше не существуют.
В исследовании 2021 года оценивалось, оказали ли на морских свиней в Шотландии негативное влияние приливные фермы и вращающиеся лопасти турбин. Исследование показало снижение количества морских свиней на 78% при увеличении скорости потока в турбине. Их избегание приливной фермы может быть связано с громким шумом, который она издает под водой.
Шумовое загрязнение серьезно влияет на морскую дикую природу. Почти 60 000 коммерческих судов могут плыть в любой момент времени, вызывая стресс, дезориентацию и сбои в общении с товарищами, потомством и членами группы — звук даже является средством выживания для многих морских видов.
Тюлени кормят своих детенышей в течение четырех-шести недель, прежде чем покинуть их. Исследуя морскую среду самостоятельно, щенки могут взаимодействовать с приливными фермами, включая столкновения с лопастями турбины.
Кроме того, если подводные турбины отгоняют множество рыб и ракообразных, кормящимся видам не хватает достаточного количества пищи. Это явление может также серьезно повлиять на дельфинов, китов, черепах и морских птиц.
Использование силы приливной энергии
Новость о том, что подводные приливные фермы представляют меньшую угрозу для морской флоры и фауны, волнует и, возможно, побуждает к дальнейшему развитию этих объектов возобновляемой энергии. В Соединенном Королевстве эксперты прогнозируют, что приливная энергия будет удовлетворять 20% спроса на электроэнергию.
Через океан Министерство энергетики США (DOE) объявило об инвестициях в размере 35 миллионов долларов в разработку технологий приливной энергии в октябре 2022 года. По состоянию на 2019 год на приливную энергию приходилось 7,8% выработки электроэнергии в США.
Возможности
Конечно, возможности приливной энергии делают ее привлекательной. Если мы преодолеем высокие затраты и решим проблемы с окружающей средой, инфраструктурой и доступностью площадок, подводные турбины могут помочь странам добиться более надежного потока электроэнергии.
Глядя на подводные турбины, можно подумать, что они напоминают ветряные турбины. Однако вода более чем в 800 раз плотнее воздуха , а это означает, что приливные фермы производят более сильную энергию и более долговечны.
Они также не производят парниковых газов, что поможет миру достичь своих климатических целей. В качестве возобновляемого источника энергии нет необходимости в ископаемом топливе для сбора энергии приливов. Вы также черпаете энергию из волн и не истощаете воду в океане.
В отличие от ветряных турбин, подводные турбины полностью погружены в воду. Иногда турбины всплывают из плавучей конструкции, но это, скорее всего, останется незамеченным людьми, стоящими на берегу.
Ограничения
Помимо потенциальной опасности для окружающей среды, приливная энергия росла медленно, в основном из-за коррозии, непредсказуемой погоды, ограниченных мест с доступом к сети и высоких затрат на строительство.
Приливная электростанция Sihwa в Южной Корее — крупнейшая приливная ферма в мире — обошлась в 298 миллионов долларов , а приливная ферма La Rance во Франции обошлась в 115 миллионов долларов.
Подводные турбины также необходимо устанавливать вблизи суши — это создает проблемы из-за отливов. Приливная ферма требует сильных приливных течений для эффективного производства электроэнергии. В результате ученые сейчас ищут способы разработки технологии, которая создает достаточное количество энергии во время отливов.
Улучшения в разработке подводных турбин
Хотя полевые исследования недавно показали, что подводные турбины угрожают морской дикой природе и экосистемам меньше, чем мы думали, долгосрочные последствия остаются неизвестными. Ученые должны провести дополнительные исследования, чтобы определить, подтвердятся ли эти выводы.
Power Engineering International (PEI) также заявляет, что мы должны решить проблему биологического обрастания, когда виды растений и животных прикрепляются к подводным сооружениям. Чрезмерное биообрастание может снизить производительность турбины за счет увеличения поверхностного трения. Нанесение нетоксичного покрытия может быть жизнеспособным решением для предотвращения повреждения турбины.
Кроме того, разработка низкоскоростных лопастей позволит турбинам вращаться больше с меньшей скоростью. Это не только повысит эффективность, но и может дополнительно защитить морские виды от травм и гибели.
Является ли приливная энергия энергией будущего?
Трудно сказать, станут ли подводные турбины такими же популярными, как солнечная и ветровая энергия, — многое должно произойти в отношении исследований и структурных улучшений, прежде чем энергия приливов станет значительным производителем возобновляемой энергии. Однако дела обстоят лучше в областях, вызывающих наибольшую озабоченность, таких как вред окружающей среде, и пилотные проекты впечатлили экспертов своей эффективностью.
