Океан, как малыш, у которого режутся зубки, никогда не стоит на месте. И оба существа содержат шокирующее количество энергии. Но сколько именно энергии проходит через наши океанские волны, является предметом споров. Из-за этой неопределенности странам сложно включить энергию волн в свои будущие климатические цели: как можно полагаться на то, что не можешь точно измерить?
Теперь в исследовании, опубликованном в журнале Renewable Energy , исследователи из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории представляют более полную и точную методологию измерения волновой энергии, доступной в океанских участках по всему миру. Но они также выявили еще одну проблему: существующие наборы данных о волновой энергии, которые команда использовала для создания своей новой методологии, могут быть не такими надежными, как считалось ранее.
Энергия волн не только предсказуема (что делает ее ценным дополнением к переменным возобновляемым источникам энергии), но и доступна вдоль береговых линий, где проживает большая часть населения мира. Но энергия волн может сделать больше, чем просто обеспечить энергией прибрежные сообщества; этот возобновляемый источник энергии может обеспечить чистую питьевую воду из океана, обеспечить электроэнергией морские фермы по производству морепродуктов и помочь декарбонизировать международное судоходство — и все это за счет энергии из самого океана.
Но для планирования всех этих приложений — каждое из которых потребует инвестиций со стороны компаний, отраслей или целых стран — нам нужны надежные данные.
«Технология волновой энергии находится на такой ранней стадии», — сказал Леви Килчер, старший научный сотрудник NREL и ведущий автор исследования. «Поскольку отрасль еще молода, сложно оценить, сколько энергии смогут получить технологии будущего».
Для этого исследования команда разработала новый метод оценки общего энергетического потенциала волн. « Первоначальная оценка волновых ресурсов была отличным началом. Но этот метод также подвергся критике», — сказал Килчер.
Например, предыдущие методологии не учитывали направление волны — откуда волна накатывается. «На самом деле это может привести к волнам двойного подсчета», — сказал Килчер.
Некоторые волны зарождаются далеко от берега, возможно, вспениваются штормом и проходят тысячи миль, прежде чем обрушиться на береговую линию страны. «Но существует довольно много волновой энергии, которая генерируется ветрами, дующими внутри морских границ страны», — сказал Килчер. Его новый метод учитывает направление волн, а также локальные волны.
«Еще одна интересная вещь заключается в том, что наш метод работает для всех масштабов — от очень маленького масштаба одного проекта до всего океанского бассейна», — добавил Килчер.
Чтобы опробовать свою новую методологию , Килчер и его коллеги также пересмотрели текущие оценки волновой энергии США. Но результаты выявили более серьезную проблему. Команда основывала свое исследование на старой модели волновой энергии, и эта модель, как понял Килчер, похоже, оценивает на 20–40% больше волновой энергии, чем другие недавние модели.
Таким образом, даже если новый метод команды покажет, что потенциал волновой энергии Соединенных Штатов примерно на 25% выше, чем предполагалось ранее, эти результаты следует интерпретировать осторожно, сказал Килчер. Эта оценка может быть на 20–40 % выше реальной из-за систематической ошибки в исходном наборе данных.
«Наш новый метод разрешил многие предыдущие методологические критические замечания», — сказал Килчер. «Теперь нам нужно обновить базовый набор данных».
Эта дилемма данных является проблемой не только для исследования Килчера. Если разработчики предоставят противоречивые оценки того, сколько энергии может производить их устройство, это несоответствие может подорвать доверие к волновой энергии в целом. А без надежных данных странам может быть сложно понять, как волновая энергия может вписаться в их планы по чистой энергетике.
«Надеюсь, этот метод может стать стандартом», — сказал Чжаоцин Ян, главный научный сотрудник Лаборатории морских наук Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и один из авторов исследования. Ян вместе со своим коллегой Габриэлем Гарсией Мединой разработал теоретическую модель, используемую для измерения ресурсов волновой энергии; Килчер предоставил обширную информацию о том, какие данные необходимы индустрии волновой энергетики и политикам для построения своих планов в области технологий и чистой энергетики.
Конечно, поскольку технологии волновой энергии еще не позволяют получать энергию из океанских вод, эта улучшенная методология может предложить лишь теоретическую оценку того, сколько энергии могут генерировать будущие устройства. Но если метод станет отраслевым стандартом, он может иметь многообещающий волновой эффект. А более последовательные данные могут помочь повысить доверие к отрасли.
Кроме того, благодаря более точным и согласованным данным разработчики технологий могут лучше сравнивать свою конструкцию с другими и получить более четкое представление о том, сколько энергии их устройство может производить в реальных океанских волнах.
Далее команда планирует предоставить своему методу более точные наборы данных, чтобы они могли получить надежную теоретическую оценку — по сути, сколько энергии могли бы генерировать Соединенные Штаты, если бы они могли извлечь всю энергию, доступную в своих океанах.
Благодаря этому команда может выйти за рамки гипотетических предположений и оценить технические и практические ресурсы волновой энергии – сколько стран, владеющих волновой энергией , могут реально использовать имеющиеся ограничения, включая технологические, экономические, экологические, нормативные и даже географические ограничения (строительство линий электропередачи далеко оффшоры, например, не всегда практичны).
«Практический ресурс, вероятно, составляет небольшой процент от теоретического ресурса», — сказал Килчер. «Но поскольку вокруг так много волновой энергии , она по-прежнему остается важным ресурсом».
