Дослідники з Коледжу інженерії та комп’ютерних наук при Атлантичному університеті Флориди провели новаторське дослідження, яке надає найповнішу глобальну оцінку енергетичних ресурсів океанських течій, використовуючи емпіричні дані, зібрані протягом трьох десятиліть.
Це дослідження заповнює суттєву прогалину в розумінні потенціалу океанських течій як джерела відновлюваної енергії. Океанічні ресурси, що покривають понад 70% поверхні Землі, пропонують значні можливості для сталого виробництва енергії. Результати вказують на східне узбережжя Флориди та Південну Африку як на першокласні місця для проєктів з використання енергії океанських течій.
Методологія та джерела даних
Дослідники використали дані Глобальної програми дрейфуючих течій НОАА для своєї оцінки. Ця програма складається з приблизно 1250 буїв із супутниковим відстеженням, розміщених по всьому океану. Аналіз охопив понад 43 мільйони точок даних, зібраних з березня 1988 року по вересень 2021 року.
Команда зосередилася на вивченні динаміки щільності енергії та її географічних і часових варіацій. Вони оцінили потенціал уловлювання кінетичної енергії з океанських течій у глобальному масштабі. Це дозволило отримати детальне розуміння структури течій та енергетичного потенціалу світового океану.
Результати дослідження опубліковано в журналі “Renewable Energy”. Вони надають цінну інформацію для розробки енергетичних стратегій, особливо для регіонів із високою щільністю енергії.
Ключові регіони з високим енергетичним потенціалом
Води біля східного узбережжя Флориди та Південної Африки демонструють стабільно високі рівні щільності потужності. У цих районах щільність енергії перевищує 2500 ват на квадратний метр. Це значно вище показника, що класифікується як “відмінний” для вітрової енергетики.
Відносно мілководні умови підвищують практичність розміщення турбін у цих регіонах. Середня глибина становить близько 300 метрів. На противагу цьому, в Японії та деяких частинах Південної Америки не виявлено порівнянної щільності енергії на подібних глибинах.
Дослідження визначило регіони на південному сході США від Флориди до Північної Кароліни як місцевості з високою щільністю потужності. Вона перевищує поріг у 2000 ват на квадратний метр. Східне та південно-східне узбережжя Африки також мають значний потенціал кінетичної енергії.
Фактори, що впливають на точність оцінок
Точність оцінок щільності енергії варіювалася залежно від регіону. В Північній Америці та Японії розрахунки виявилися дуже надійними. Це надає впевненості в прогнозах енергетичного потенціалу для цих регіонів.
Оцінка таких регіонів, як Південна Африка і частини Південної Америки, виявилася складнішою. Доктор Юфей Танг, співавтор дослідження, пояснює: “Деякі регіони, зокрема Бразилія і Південна Африка, страждають від нестачі наявних даних”. Це обмежує точність енергетичних прогнозів.
Глибина води та складні схеми течій також впливають на потенціал видобутку енергії. Регіони з глибинами понад 1000 метрів створюють технологічні виклики. Д-р Джеймс Х. Ван Цвітен-молодший підкреслює необхідність інновацій у розміщенні та проектуванні турбін.
Сезонні коливання та енергетична перспектива
Сезонність значно впливає на доступність енергії океанських течій. У теплі місяці Північної півкулі (червень-серпень) спостерігається підвищена щільність енергії у Флориді, Японії та Північній Бразилії. Це збігається з періодом підвищеного попиту на електроенергію.
Південна Африка переживає пік щільності потужності з грудня по лютий. Такі сезонні коливання свідчать про потенціал збігу енергії океанських течій із піковими потребами в електроенергії. Це позиціонує її як надійне джерело відновлюваної енергії.
Доктор Махсан Садогіпур, перший автор дослідження, наголошує на важливості розуміння змінних, що впливають на оцінку виробництва енергії. Вони включають умови навколишнього середовища і методологію вимірювання. Таке розуміння підвищує надійність оцінок.
Перспективи та практичне застосування
Приблизно 75% виявлених зон високої щільності потужності охоплюють близько 490 000 квадратних кілометрів океану. Вони демонструють рівні енергії від 500 до 1000 ват на квадратний метр. Це вказує на значні можливості для збору енергії з океанських течій.
Доктор Стелла Баталама, декан Коледжу інженерії та комп’ютерних наук, підтверджує складність точних оцінок енергії океанських течій. Вона зазначає, що щільність даних, їх тип і мінливість течій безпосередньо впливають на ці оцінки.
Габріель Алсенас, директор Південно-Східного національного центру морської відновлюваної енергетики, підкреслює:
Це дослідження забезпечує фундаментальне розуміння того, де і як можна використовувати енергію океану. Воно слугує дорожньою картою для майбутніх проектів з відновлюваної енергетики. З постійними дослідженнями та технологічними вдосконаленнями потенціал енергії океанічних течій стає все більш досяжним рішенням для сталого енергетичного майбутнього.