Hur mycket vet du om vattenkraft? baaker2009 / CC Från förödande tsunamier till att dras av strömmen medan du badar på stranden, vi är medvetna bekanta med kraften och kraften i rörligt vatten. De gamla romarna använde vattendrivna kvarnar för att göra spannmål till mjöl; Walesiska gruvarbetare använde vattenkraft för att utvinna värdefulla metaller från jorden redan under det första århundradet e.Kr.
I dag, behemoths som Hoover Dam och Grand Coulee Dam är de mest kända exemplen på vattenkraftsproduktion, men deras tid rinner ut. En lång historia av dammkollaps och storskalig miljöförstöring har detroniserat stora dammar som går till källa till vattengenererad elektricitet, och ett brett spektrum av nya metoder och tekniker utvecklas för att göra vattenkraft till framtidens energi.
Innehåll
Är vattenkraft bättre? DCI Vattenkraft är för närvarande den största källan till förnybar energi i landet, och US Department of Energy arbetar för att göra det mer effektivt och miljövänligt.
Fyra områden representerar vattenkraftens framtid:tidvattenkraft, marin strömkraft, vågkraft och osmotisk kraft. I en uppriktig anteckning på sin forskningssida, energidepartementet medger, "Varje tidvatten- och marint aktuellt projekt står inför en kostnadseffektivitetsfråga och uppfinningens kyrkogård är full av projekt tekniskt livskraftiga men ekonomiskt bundna till döden."
Men det betyder inte att de inte försöker. Mer än två tredjedelar av forskningsbudgeten för dess vattenkraftprogram är avsett att utveckla ny teknik. den listar mer än 300 projekt i olika stadier som arbetar med att förvandla energin från att flytta vatten till el för att driva våra hem, enheter, och bilar.
Funktionell och effektiv. DCI Till skillnad från konventionella dammar, som stoppar flodflödet och släpper ut vattnet gradvis för att generera el, nya idéer inom vattenkraft fokuserar på att dra nytta av att flytta vatten snarare än att kontrollera det. Grundidén är enkel och fungerar ungefär som vindkraft:placera turbiner i ett område där vatten kommer att vända dem och producera energi.
Även om vattnet inte rör sig så snabbt som vinden gör, den är tätare och genererar mer energi per kvadratfot. (Nackdelen med denna kraft är att undervattenturbiner måste byggas för att klara mer kraft än vindkraftverk.) Det är mer pålitligt än vind- och solkraft; tidvatten, havsströmmar och vågor är förutsägbara och minskar inte med molntäcke.
Hur kan tidvattnet producera el? DCI Det finns flera metoder för att generera elektricitet från eb och flod. Tidvattenbommar är de vanligaste; de är i grunden dammar, vanligtvis byggd vid ingången till ett inlopp. Vatten rinner in och ut genom slussportar, rörliga turbiner.
Rance Tidal Power Station i Bretagne, Frankrike, har varit i drift sedan 1966, och överträffades som den mest produktiva i sitt slag av Sydkoreas tidvattenkraftverk i Sihwa Lake i mitten av 1990-talet. Även om slussportarna är utformade för att vara en porös barriär, de ändrar fortfarande vattennivåerna i flodmynningar och utgör miljöproblem liknande dem som orsakas av stora dammar.
Tidvattenstaket, med vertikala axlar, är billigare och mindre skadliga än barrages, men kan störa stora marina djur. Tidvattenkraftverk fungerar precis som vindkraftverk; enskilda stolpar är inbäddade i havsbotten.
Hur mycket energi kan Golfströmmen producera? DCI I en bedömning av den potentiella energi som kan genereras av havsströmmar, inrikesdepartementet noterade att fånga bara. 1 procent av Golfströmens energi kan möta 35 procent av Floridas årliga elbehov. Uttryckt på ett annat sätt, det finns 21, 000 gånger mer energi i Gulf Stream än i Niagara Falls.
Utmaningen är att få turbiner i havsbotten eller på undervattensplattformar och hålla dem i fungerande skick. En idé, från Darris White från Embry-Riddle Aeronautical University i Florida, glömmer fixeringen av att hålla turbinerna på plats. White arbetar med autonoma turbiner som skulle fungera som fiskeskolor, resa med strömmen och kommunicera med varandra via sensorer.
Kan vi vända vågor till elektricitet? DCI Surfare och bodyboardare vet hur kraftfull en stor våg kan vara, och forskare är också på doften. Än så länge, Pelamis Wave Converter är den mest utvecklade tekniken för att omvandla vågor till elektricitet. Den 600 fot långa röda maskinen består av cylindriska sektioner sammanlänkade som flyter på havets yta. Vågor får sektionerna att böjas och böjas, generera kraft.
I maj 2010, Pelamis lanserade enheten utanför Skottlands stränder, och hoppas kunna ha hundratals fler i hav runt om i världen under det kommande decenniet. På senare tid, en ännu mer imponerande teknik har föreslagits:den brittiska designern Phil Pauley arbetar med marina solceller, ansluten av en webb, som skulle samla både sol- och vågkraft.
Hur passar osmos in i vattenkraftens framtid? DCI Ebbande tidvatten, havsströmmar och kraschande vågor är alla enkla att förstå, men det är lite knepigare att se hur osmos passar in i vattenkraftens framtid. När havsvatten och flodvatten separeras av ett membran som bara det senare kan korsa, osmos drar dem naturligt ihop. Det resulterande bräcka vattnet rinner med tillräckligt med rörelseenergi för att generera el.
Om det verkar lite komplicerat, tänk att försöka få det att hända faktiskt. Men de senaste åren har vi sett stora framsteg inom tekniken, särskilt utvecklingen av ett membran som är billigt och tillräckligt pålitligt för kommersiellt bruk. Uppsidan är den tiden på dagen, vädret och säsongen spelar ingen roll i processen, vilket betyder att allt är lättare att kontrollera. Nackdelen är att salthalten i vattendrag oundvikligen förändras, vilket gör det svårare för fisk och andra marina arter att överleva.
Vad har framtiden att erbjuda? DCI Även om det är omöjligt att veta vilken av dessa metoder som kommer att bära mer frukt än andra och vilken teknik som kommer att uppfinnas för att dra nytta av nya vattenkällor (vatten som förskjuts av valar? Kanonkulor i pooler?), det är säkert att säga att i framtiden, mer av vår energi kommer från de 70 procent av planeten som täcks av vatten.
Miljöhänsyn måste vägas noggrant, särskilt med tanke på att en viktig motivation för att utveckla nya energikällor är att avvänja oss från fossila bränslen. Men min satsning är att om fem till tio år, tidvattenpooler, strömmar som Golfströmmen och brytande vågor runt de sju haven kommer att hålla lamporna tända.
