За эти годы было разработано множество генераторов приливных течений для использования энергии приливных течений, текущих вокруг береговых линий. Их также называют турбинами приливных течений (TST), преобразователями приливной энергии (TEC) или морской гидрокинетической (MHK) генерацией. Эти турбины работают по тому же принципу, что и ветряные турбины , но предназначены для работы в жидкости, которая примерно в 800 раз плотнее воздуха и движется с меньшей скоростью. Обратите внимание, что приливные плотины или лагуны работают по другому принципу, генерируя энергию путем сдерживания приливов и отливов.
Было протестировано множество различных вариантов технологий, и не было достигнуто согласия по преобладающей типологии. Большинство из них были с горизонтальной осью, как у ветряных турбин, но с 2, 3 или более лопастями, и либо устанавливались на неподвижном основании на морском дне, либо на плавучей платформе. Кроме того, разрабатываются также вертикально-осевые турбины и приливные воздушные змеи.
Исторически развитие в основном было сосредоточено вокруг Европы, но устройства были построены и испытаны в Северной Америке, в том числе в Центре исследований океана Fundy Ocean Research Centre for Energy (FORCE), Японии и других местах. Европейский центр морской энергетики (EMEC) был создан на Оркнейских островах в 2003 году и разработал приливной испытательный полигон в Фолл-оф-Уорнесс, к западу от острова Эдей . Полигон открылся в 2006 году, и в 2016 году EMEC получил лицензию на испытание до 10 МВт приливных струйных устройств, и с тех пор провел испытания многих из этих устройств. [1]
За эти годы было несколько приобретений разработчиков технологий. Многие компании больше не торгуют или прекратили разработку турбин с приливным течением. Тем не менее, первые демонстрационные проекты докоммерческих массивов работают с 2016 года. Ожидается, что коммерческие массивы будут введены в эксплуатацию примерно к 2027 году в EMEC, Морле и других местах.
Ниже кратко изложены основные исторические вехи в развитии приливных турбин:
Многие компании сосредоточились на разработке технологий использования энергии приливных течений. Ниже приведен неполный список ключевых компаний.
Французский производитель Alstom приобрел Tidal Generation Ltd в 2012 году, но эта часть бизнеса была продана General Electric в 2015 году. [10] [11]
Hammerfest Strøm AS была норвежским разработчиком приливных турбин, базирующимся в Хаммерфесте . В 2010 году австрийская гидроэнергетическая компания Andritz AG выкупила треть акций. [12] В 2012 году Andritz стала мажоритарным акционером и переименовала компанию в Andritz Hydro Hammerfest . [13]
В ноябре 2003 года Hammerfest Strøm установила свою турбину HS300 в Квалсундете , Норвегия. [14] Этот прототип мощностью 300 кВт представлял собой трехлопастную турбину с горизонтальной осью диаметром 20 м. Она стояла на моносвайном фундаменте на глубине 50 м. В 2003 году сообщалось, что проект обошелся в 11 млн долларов США. [15] Турбина HS300 была подключена к сети в 2014 году и проработала более 16 000 часов, прежде чем была выведена из эксплуатации в 2011 году и демонтирована в 2012 году. [3] [16]
Более мощное устройство мощностью 1 МВт затем испытывалось в EMEC с 2012 года. HS1000 также представляла собой трехлопастную горизонтальную осевую турбину диаметром 20 м, установленную на испытательном полигоне Фолл-оф-Уорнесс в декабре 2011 года. [17] [18]
Три турбины Andritz Hydro Hammerfest AH1000 MK1 были установлены в рамках первой фазы проекта MeyGen в 2016 году. Эти турбины по-прежнему трехлопастные, но с ротором диаметром 18 м и мощностью 1,5 МВт каждая. [19]
BigMoon Power — канадская компания, основанная в 2015 году и занимающаяся разработкой плавучего генератора приливных течений. [20] Концепция разработана так, чтобы быть простой, с оптимизированным водяным колесом (называемым кинетическим килем), установленным между двумя корпусами баржи, пришвартованной к фундаментам, сделанным из старых железнодорожных вагонов, заполненных бетоном. [21] [22] BigMoon планирует построить и установить 18 устройств, каждое мощностью 0,5 МВт, в заливе Фанди в FORCE. [23] В рамках контракта на испытания на причале D FORCE, BigMoon должна до конца 2024 года демонтировать турбину OpenHydro , которая была заброшена там в июле 2018 года, когда эта компания перешла под внешнее управление. [24]
Flumill AS — норвежский разработчик нетрадиционной приливной турбины. Она состоит из двух винтовых винтов, вращающихся в противоположных направлениях, изготовленных из стекловолокна , каждый из которых прикреплен к генератору с постоянными магнитами без зубчатой передачи. [25] Устройство устанавливается на морском дне и удерживается плавучим поплавком/плавником. [26] В 2011 году Flumill стала первой турбиной, испытанной на не подключенном к сети испытательном полигоне EMEC Shapinsay Sound после буксировочных испытаний в Тромёйсунне, Арендале , Норвегия. [27] [28] Это устройство было номинально рассчитано на 1,2 кВт в течениях со скоростью 1,5 м/с в заливе Шапинсей, хотя потенциально оно могло генерировать 600 кВт в более быстрых потоках. [25]
В настоящее время разрабатывается вторая фаза приливного устройства Flumill, в котором винты и генераторы устанавливаются на катамаране-барже. [29]
В 2015 году GE приобрела энергетические активы Alstom , в том числе бизнес, изначально созданный Tidal Generation Ltd. [11]
В 2024 году GE Vernova подписала меморандум о взаимопонимании с Proteus Marine Renewables на поставку электрических систем для их приливных турбин. [30]
HydroQuest — французский разработчик вертикально-осевых турбин, работающих на речном течении и приливных течениях, базирующийся в Гренобле . [31]
В 2013 году HydroQuest установила турбину на реке Ояпок во Французской Гвиане , обеспечив электроэнергией 200 жителей деревни Камопи . [31] [32] Также компания провела испытания HydroQuest 1.40 мощностью 40 кВт на реке Луара в Орлеане в конце 2014 года, подключив ее к французской электросети в сентябре 2015 года. [33]
Турбина OceanQuest мощностью 1 МВт была испытана в Пемполе–Бреа в период с апреля 2019 года по декабрь 2021 года. Она была построена компанией Constructions Mécaniques de Normandie (CMN) в Шербуре и состояла из четырех вертикальных осевых турбин с тремя лопастями каждая, установленных попарно на двух валах. Устройство весило 1500 тонн. [34] [35] [36]
Hydroquest в сотрудничестве с CMN и компанией по возобновляемым источникам энергии Qair разрабатывает проект FloWatt . Он будет включать семь турбинных агрегатов Hydroquest, каждый мощностью 2,5 МВт, которые будут установлены в Раз-Бланшар , Бретань, к 2026 году. Турбины будут снова построены CMN в Шербуре. Каждый агрегат имеет высоту 21 м, ширину 26 м с парой трехлопастных турбин, установленных на вертикальном валу по обе стороны от центральной конструкции. [37] Французское правительство поддерживает проект финансированием в размере 65 млн евро и целевой поддержкой доходов от вырабатываемой электроэнергии. [38] В сентябре 2023 года Hydroquest запустила краудфандинговую кампанию, стремясь собрать еще 1,5 млн евро для проекта. [39]
LHD New Energy Corporation разработала приливную электростанцию Чжоушань около острова Сюшань, уезд Дайшань , Китай. [40] Эта платформа над морем соединена с сушей мостом. В 2016 году были установлены и подключены к сети первые две турбины мощностью 400 кВт и 600 кВт. [41] В декабре 2018 года были добавлены еще две турбины, 300 кВт с горизонтальной осью и 400 кВт с вертикальной осью, в результате чего общая установленная мощность достигла 1,7 МВт. [42]
Magallanes Renovables, SL — испанский разработчик плавучих приливных энергетических устройств, созданный в 2009 году. [43] Они испытывали подключенное к сети устройство ATIR мощностью 1,5 МВт в EMEC с 2019 года, [44] ранее протестировав небольшое устройство на испытательном полигоне EMEC в заливе Шапинсей, хотя оно не было подключено к сети. [45] Magallanes Thas получила контракты на разницу цен (CfD) на поставку субсидируемой электроэнергии в национальную сеть Великобритании , в Морле и в EMEC. [46] [47]
Marine Current Turbines (MCT) — компания из Бристоля , которая разработала турбины для приливных течений, устанавливаемые на морском дне. В июне 2003 года MCT установила турбину Seaflow мощностью 300 кВт в Линмуте , Девон. [48] Более крупная турбина SeaGen мощностью 1,2 МВт была установлена в Странгфорд-Лох в мае 2008 года и подключена к ирландской электросети в июле. Она была выведена из эксплуатации поэтапно в период с мая 2016 года по июль 2019 года, экспортировав 11,6 ГВт-ч электроэнергии. [49]
Minesto AB — шведский разработчик приливных кайт-турбин , базирующийся в Гётеборге . [50] Компания испытала турбину Deep Green DG500 мощностью 500 кВт в Холихед-Дип у побережья Англси , Северный Уэльс, в 2018 и 2019 годах. [51] В 2022 году они установили две турбины Dragon 4 мощностью 100 кВт в Вестманнасунде на Фарерских островах , [52] и планируют установить там турбину Dragon 12 мощностью 1,2 МВт в 2024 году. [53]
Nova Innovation Ltd — это базирующийся в Эдинбурге разработчик небольших приливных турбин, монтируемых на дне. Они развернули свою первую турбину мощностью 30 кВт в заливе Блюмулл , Шетландские острова, [54] и эксплуатируют массив из 6 своих турбин мощностью 100 кВт в заливе Блюмулл с 2016 года. [55] [56]
Компания Ocean Renewable Power Company ( ORPC, Inc.) — разработчик турбин с поперечным потоком для использования энергии речных, приливных и океанских течений со штаб-квартирой в Портленде, штат Мэн .
OpenHydro Group Ltd была ирландским разработчиком турбин приливного течения, приобретенным Naval Energies (тогда DCNS) в 2013 году, но прекратила торговлю в 2018 году. OpenHydro разработала новую турбину с открытой центральной горизонтальной осью, окруженную кожухом воздуховода. Различные итерации турбин OpenHydro были испытаны в Шотландии, Франции и Канаде.
Orbital Marine Power Ltd — это разработчик плавучих приливных турбин с Оркнейскими островами , которые имеют два ротора по обе стороны длинного трубчатого корпуса. Их турбина третьего поколения, Orbital O2 мощностью 2 МВт , была развернута на Fall of Warness с 2021 года. [57] Компания была основана в 2002 году как Scotrenewables Tidal Power Ltd, но была переименована в 2019 году. [58]
В октябре 2022 года была образована компания Proteus Marine Renewables (PMR) путем выкупа руководством подразделения Advanced Tidal Engineering and Services компании SIMEC Atlantis Energy, теперь SAE Renewables . SAE остается миноритарным акционером Proteus, а Proteus продолжит поддерживать приливную ферму MeyGen . [59] Компания базируется в Bath & Bristol Science Park, Бристоль , Англия. [60]
Proteus является мажоритарным акционером Normandie Hydroliennes , которая планирует развернуть пилотную приливную электростанцию мощностью 12 МВт в Раз-Бланшаре в 2025 году. Проект NH1 будет состоять из четырех турбин PMR AR3000, каждая мощностью 3 МВт. [59] [61]
В августе 2024 года PMR начала строительство турбины AR1100, которая будет развернута в проливе Нару для обеспечения энергией островов Гото в Японии. Это модернизация турбины AR500 с добавленными механизмами тангажа и рыскания, и увеличенной до 1,1 МВт. [62] Ранее AR500 была испытана в проливе Нару с февраля 2021 года по декабрь 2023 года. [63] [64]
В ноябре 2024 года компания Proteus подписала меморандум о взаимопонимании с SKF на поставку вращающегося оборудования и с GE Vernova на поставку электрических систем для своих приливных турбин. [30]
Pulse Tidal Ltd была английским разработчиком приливных течений, образованным в 2007 году после 10 лет разработки. Они разработали полностью погруженное колеблющееся устройство на подводных крыльях, предназначенное для работы на мелководье, с горизонтальными лопастями, которые двигались вверх и вниз в проходящем течении. Прототип мощностью 100 кВт был установлен в 2009 году в доке Иммингем в устье реки Хамбер , который мог генерировать до 150 кВт для близлежащего химического завода. [65] [66]
Компания получила 8 млн евро европейского финансирования на разработку первого коммерческого прототипа, который, как ожидается, будет иметь мощность 1,2 МВт и будет развернут в Линмуте , Девон, где Pulse Tidal получила право аренды морского дна от Crown Estate . [67] Компания также разрабатывала планы для пролива Кайлерхеа между материковой частью Шотландии и островом Скай . [68]
Pulse Tidal был ликвидирован в 2014 году. [69]
Sabella SAS — французская компания малого и среднего бизнеса, базирующаяся в Кемпере , Бретань, которая разрабатывала приливные турбины с 2008 года. Однако в октябре 2023 года компания была объявлена банкротом. [70] [71] Компания разработала два основных варианта своей технологии.
D03 представляла собой 30-киловаттную турбину с горизонтальной осью и шестилопастным ротором диаметром 3 м, отсюда и название. [72] Она была испытана в эстуарии Одета в 2008 году, но не была подключена к сети. Турбина весила 7 тонн и находилась на гравитационном основании на глубине около 25 м.
Затем была разработана более крупная турбина D10 мощностью 1 МВт , которая с июня 2015 года испытывалась в проливе Фромвер в Бретани. После того, как хакеры прервали связь с турбиной, она начала подавать электроэнергию в сеть в Уэссане 5 ноября 2015 года. [73] [74] Она была повторно развернута для третьей испытательной кампании в апреле 2022 года, [75] В октябре 2024 года Inyanga Marine Energy взяла на себя эксплуатацию турбины D10, получив разрешение на ее эксплуатацию до августа 2028 года. [76]
SIMEC Atlantis Energy Ltd (теперь просто SAE) — компания по возобновляемой энергии, которая разрабатывает приливную установку MeyGen в заливе Пентленд-Ферт между материковой частью Шотландии и Оркнейскими островами. С 2017 года она работает с 4 приливными турбинами мощностью 1,5 МВт, что делает ее крупнейшей приливной установкой в мире. На следующих этапах к 2028 году может быть установлено еще 50 МВт. [77]
Компания была основана как Atlantis Resources и разработала турбину AR1500 мощностью 1,5 МВт, трехлопастное горизонтально-осевое морское насыпное устройство, три из которых установлены в MeyGen . Они также построили меньшую турбину AR500 мощностью 500 кВт в Шотландии, которая была отправлена в Японию и установлена у острова Нару , части островов Гото . Сообщается, что она выработала 10 МВт-ч за первые 10 дней работы в начале 2021 года. [63]
Sustainable Marine Energy Ltd (SME) была разработчиком плавучих приливных турбин, основанной в 2012 году, но перешедшей в статус административного управляющего в августе 2023 года. [78] Первоначально базировавшаяся в Лондоне, она переехала в Ист-Каус , остров Уайт, в 2013 году. [79] Затем в 2016 году компания переместила свою операционную базу в Киркуолл на Оркнейских островах. [80] К 2017 году головной офис был перемещен в La Belle Esperance , баржу, пришвартованную на берегу, Лейт , Эдинбург. [81]
Их первая платформа, PLAT-O , была подводным устройством средней водной толщи с двумя турбинами Schottel SIT мощностью 50 кВт, установленными между тремя плавучими корпусами. Первоначально она была испытана в Соленте , а затем испытана в EMEC в 2016 году. [82]
Плавающий PLAT-I 4.63 был разработан для развертывания в масштабах сообщества в прибрежных водах. Он имел четыре турбины диаметром 6,3 м, установленные на плавучей конструкции, похожей на лодку. Впервые он был испытан на водопадах Лора , западная Шотландия, в ноябре 2017 года [83] , прежде чем был отправлен в Канаду и испытан в Гранд-Пасседж, Новая Шотландия в 2018 году [84].
Модернизированная PLAT-I 6.4 с шестью роторами диаметром 4 м и общей мощностью 420 кВт была построена компанией AF Theriault & Son Ltd. в Метегане, Новая Шотландия, в 2021 году. [84] Турбина была испытана в FORCE в Большом проходе, поставив первую плавающую приливную электроэнергию в канадскую сеть в апреле 2022 года. [85]
SME разработала проект Pempa'q в FORCE, который должен был включать в себя ряд турбин PLAT-I с установленной мощностью до 9 МВт. [86] Проект получил финансирование в размере 28,5 млн канадских долларов от правительства Канады, [84] однако он был отменен в 2023 году из-за федеральной бюрократической волокиты. [87] SME поместила турбины на хранение и извлекла все оборудование со дна моря. [88] Однако одна из турбин сломала свои швартовы и была выброшена на берег в ноябре 2023 года. [89]
В октябре 2022 года компания разделила свои решения по якорному креплению на Swift Anchors , намереваясь сосредоточиться на различных технологиях, включая плавучие морские ветровые электростанции . [90]
Tidal Energy Ltd (TEL) была разработчиком приливных течений, базирующимся в Кардиффе, Уэльс. Они разработали трехлопастную турбину с горизонтальной осью, установленную на треугольном гравитационном основании длиной 16 м. Для повышения надежности использовалась простая конструкция лопастей с фиксированным шагом. [91]
Прототип мощностью 400 кВт был установлен в Рэмси-Саунд , Уэльс, в декабре 2015 года после того, как простоял на набережной в доке Пембрук более года. [92] [93] В марте 2016 года турбина обнаружила «периодическую неисправность с активным сонаром», за которой последовал механический дефект, препятствовавший ее генерации. [94] После того, как в октябре компания перешла под внешнее управление, [95] правительство Уэльса в декабре 2016 года искало покупателя для турбины. [94]
Планировалось демонтировать турбину в рамках проекта Anglo-French Tidal Stream Industry Energiser Project (TIGER) и изучить причины неудач. Участок Ramsey Sound также должен был быть перестроен Cambrian Offshore South West с установкой новой турбины мощностью до 1 МВт. [96]
Треугольная базовая рама была спроектирована для поддержки трех турбин, хотя была испытана только одна турбина. [93] Eco2 совместно с TEL планировали установить ряд из девяти устройств в Сент-Дэвидс-Хед , к северу от залива Рэмси. [92]
Tidal Generation Ltd (TGL) — бристольский разработчик приливных турбин, основанный в 2005 году. [97] Он был приобретён Rolls-Royce , а затем продан Alstom в 2012 году. [97] [10] Затем в 2015 году General Electric приобрела энергетическое подразделение Alstom, включая TGL. [11] В 2021 году французский разработчик приливных установок Sabella приобрел активы General Electric в области приливной энергетики, включая те, которые разрабатываются TGL, Rolls-Royce и Alstom. [98]
TGL испытывала турбину мощностью 500 кВт в EMEC с сентября 2010 года в рамках проекта Deep-Gen III. [97] Это была первая турбина, установленная в EMEC, которая имела право на получение сертификатов об обязательствах по возобновляемым источникам энергии . [99] К сентябрю 2012 года она выработала более 250 МВт-ч электроэнергии, которая была поставлена в местную сеть.
Модернизированная турбина Deep-Gen IV мощностью 1 МВт была разработана в рамках проекта Rolls-Royce Reliable Data Acquisition Platform for Tidal (ReDAPT), частично финансируемого Институтом энергетических технологий . [99] Ротор турбины имел диаметр 18 м, был установлен на гондоле длиной 22 м и имел массу менее 150 т. [100] Он имел начальную, номинальную и максимальную скорость потока 1 м/с, 2,7 м/с и 5 м/с соответственно.
В 2014 году была предложена турбина мощностью 1,4 МВт, снова с ротором диаметром 18 м. Она была представлена на рынке как Oceade™ 18 – 1,4 МВт, но так и не была построена. [101]
Турбины TGL представляли собой конструкцию с тремя лопастями и горизонтальной осью, которая могла поворачиваться в сторону прилива, приводимая в движение подруливающим устройством на задней части гондолы. Гондола турбины была плавучей, что позволяло буксировать ее к месту, а затем устанавливать на подводный треножный фундамент с помощью лебедочной системы, управляемой с небольших рабочих катеров. [102]
Tocardo BV — голландский разработчик приливных турбин, совместно принадлежащий QED Naval и Hydrowing по состоянию на январь 2020 года. [103] Компания начала разрабатывать свою технологию в 1999 году. Турбины Tocardo представляют собой двухлопастные горизонтально-осевые генераторы с прямым приводом.
Прототип турбины T1 был испытан в шлюзе Афслёйтдейк (плотина) в Нидерландах в 2008 году. Он имел диаметр 2,8 м и мощность 45 кВт. [104] В начале 2015 года были установлены еще три турбины Tocardo T1, каждая мощностью 100 кВт. [105]
В 2015 году пять турбин Tocardo T2 были установлены на Остершельдекеринге (защитный барьер от штормовых нагонов на Восточной Шельде) также в Нидерландах. Они начали вырабатывать электроэнергию для голландской сети в 2016 году. [106] Они были установлены на раме, поддерживаемой автомобильным мостом, который мог вращаться, чтобы поднять все турбины из воды одновременно. Каждая турбина имела диаметр 5,26 м (охватываемая площадь 87 м 2 ) и мощность 250 кВт при общей мощности 1,25 МВт. [107] Проект был выведен из эксплуатации после восьми лет эксплуатации в 2023 году. [108]
В проекте BlueTec плавучая платформа была пришвартована около голландского острова Тексел , под ней была установлена турбина Tocardo. Первоначально она была установлена летом 2015 года с турбиной T1 мощностью 100 кВт, затем переустановлена в начале 2016 года с турбиной T2 и обеспечивала электроэнергией местную электросеть. [109] Турбина была запущена из Ден-Хелдера , и также планировалось испытать на платформе турбину Schottle мощностью 50 кВт. [110]
В конце 2021 года три турбины Tocardo T1 были интегрированы в демонстрационную платформу сообщества QED Naval Subhub мощностью 240 кВт , и планируется провести испытания турбины в проливе Солент недалеко от Ярмута, остров Уайт , Великобритания. [111]
Следующее поколение турбин Tocardo T3 планируется использовать в приливных проектах компаний Hydrowing и Môr Energy в Морле , Уэльс. [112]
Verdant Power, Inc — разработчик турбин приливного течения, базирующийся в Нью-Йорке, США. Они испытывают турбины в Ист-Ривер с 2006 года. Группа из шести турбин мощностью 35 кВт обеспечивала электроэнергией два местных предприятия с мая 2007 года по октябрь 2008 года. [6] Модернизированная платформа с тремя турбинами была установлена в октябре 2020 года. [113]
Voith Hydro Ocean Current Technologies GmbH была совместным предприятием Voith Hydro и RWE Innogy , которое разрабатывало турбины, работающие на приливных течениях, однако Innogy продала свою долю в ноябре 2013 года. [114] [115]
Турбина HyTide 110–5.3 мощностью 110 кВт была испытана на юге Южной Кореи , недалеко от острова Джиндо в 2010 году, прототип масштаба 1/3. Он имел ротор диаметром 5,33 м, ометаемую площадь 22 м2 . Турбина была спроектирована простой, с генератором с прямым приводом (без коробки передач) и без регулировки угла рыскания или шага лопастей. У нее также не было динамических уплотнений, поэтому генератор охлаждался морской водой. Турбина была сертифицирована как прототип Германским Ллойдом . [116]
Затем полномасштабная горизонтально-осевая турбина мощностью 1 МВт была испытана в EMEC между 2013 и 2015 годами. [117] HyTide 1000 имела ротор диаметром 13 м (площадь омета 133 м2 ) и весила около 200 тонн. Она была установлена SLA Offshore в сентябре 2013 года с судна DP II MV Lone . [118]
В 2005 году Voith также приобрела волновую электростанцию Islay LIMPET мощностью 250 кВт. [119]
Университет Чжэцзян установил три турбины приливного течения к северу от острова Чжайжоушань ( 29°57′27.03″ с. ш. 122°4′57.31″ в. д. / 29.9575083° с. ш. 122.0825861° в. д. / 29.9575083; 122.0825861 ) на архипелаге Чжоушань . [120] Турбина мощностью 60 кВт была установлена в 2014 году, турбина мощностью 120 кВт была развернута в 2015 году, а турбина мощностью 600 кВт — в 2018 году. [42]
За эти годы множество различных турбин приливного течения были развернуты и испытаны в море и поставляли электроэнергию в местную электросеть. Неполный список приведен в таблице ниже, вместе с другими примечательными устройствами. Поскольку большинство из них были экспериментальными и тестовыми версиями, они были сняты на время для обслуживания или модернизации.
{{cite web}}
: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )