行业

潮汐能发电迈向主流

作为潮汐能领域的全球领军者之一,Nova Innovation发展迅猛,其愿景是利用潮汐生产清洁电力,从而助力应对气候变化,并推动蓝色经济发展。

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潮汐能尚处于发展初期,但作为一种绿色清洁能源,其拥有巨大的潜力。潮汐是在月球和太阳引力作用下形成的自然现象,生活在海边的人们深知潮汐的力量和可预测性。潮汐资源一直未得到充分利用,而Nova Innovation雄心勃勃的发展计划正在为该领域带来积极的变化。

Nova Innovation由Simon Forrest和Gary Connor于2010年创立,其目标是改变日常生活中的电力来源。Nova最初通过种子融资获得资金,随着规模不断发展,吸引了大量私人和公共投资。2021年,该公司的营业额预计将达到300万英镑(约合350万欧元)。Nova拥有30名员工,分布于4个国家,生产基地位于苏格兰。首席执行官Forrest表示:“随着潮汐能产业日益国际化且发展势头强劲,我们目前正处于增长阶段,规模不断扩大。”

首席技术官Connor介绍了Nova的产品:“我们设计、建造和运营潮汐涡轮机,潮汐涡轮机利用潮汐的涨落来发电。Nova涡轮机可安装于世界各地的深水、浅水、河口和大河水域,并且安装快捷,设计寿命长达20年。”

创新设计

Nova采用潮汐流技术,通过外观形似水下风力发电机的装置捕获潮汐水流的能量。水流带动叶片旋转,从而产生电力。Nova涡轮机采用直驱技术,没有变速箱,可以简化设计、降低成本。“100千瓦Nova M100-D涡轮机非常坚固且可扩展,适用于深水、浅水、河口和河流等不同的水域环境。”Connor强调道,“这种涡轮机可牢固地固定在海底,源源不断地产生清洁电力,且发电量稳定。”

Forrest指出,潮汐流能源的可预测性令其应用前景得到广泛认可。他说道:“如今,在风能和太阳能的推动下,我们正以惊人的速度接近净零排放目标,但这两类能源无法做到完全可预测。而潮汐能不仅是完全可再生的资源,还为电网带来了亟需的可预测性。”Connor补充道:“潮汐能发电深受欢迎还有一个原因:我们的水下涡轮机位置隐蔽,不会影响水域景观,而且也没有水坝和障碍物,船舶能够航行于潮汐阵列上方,不受影响。”

Nova的潮汐发电项目分布于加拿大、苏格兰、威尔士和法国,同时在全球其他地区也迎来了众多发展机遇。Forrest表示:“Nova目前处于一个令人振奋的发展阶段,我们正在扩大业务规模并实现国际化发展。”

Nova Innovation首席技术官Gary Connor
Nova Innovation首席执行官Simon Forrest

重要里程碑

Nova于2016年在苏格兰设得兰群岛安装了全球首个海上潮汐阵列。2020年,该阵列扩展为四台涡轮机,并预计将在2022年增装两台。5年多以来,这些涡轮机持续生产清洁电力并向国家电网输电,运行时间超过38,000小时。2018年,Nova与特斯拉展开合作,在设得兰群岛建造了储能设施,从而打造了全球首座可“按需供能”的潮汐能并网发电站。

这些数据堪称全球规模最大、最全面的潮汐流涡轮机环境监测数据集之一。
Gary Connor,Nova Innovation首席技术官

2019年,Nova获得了北美地区的第一份合同:在加拿大新斯科舍省的Petit Passage安装并运营15台涡轮机,其中第一台涡轮机计划于2021年安装。这是该公司的潮汐发电项目首次走出英国。

2020年11月,Nova获得了来自威尔士政府的120万英镑投资,参与其在北威尔士的Enlli潮汐能项目,建造全世界首个“蓝色能源”岛。该项目利用巴德西岛(Ynys Enlli,意为“洋流中的岛屿”)和丽茵半岛大陆之间的自然潮汐涨落发电。Nova计划在海底安装5台100千瓦涡轮机,并且未来有可能继续增装。

2021年2月,Nova宣布了在苏格兰开展新项目的计划:苏格兰皇家资产管理局(Crown Estate Scotland)与Nova签订了Òran na Mara项目的期权协议,这是一个位于艾雷海峡的3兆瓦项目,Nova将在苏格兰内赫布里底群岛的艾雷岛和朱拉岛之间安装多台潮汐涡轮机,利用可再生潮汐能生产清洁电力,取代岛上目前使用的化石燃料,并且还有可能为当地的威士忌酒厂供电。2021年3月,Nova在设得兰群岛建造了全球首个完全以潮汐能供电的电动汽车充电站。

对海洋生物没有威胁

Nova愿景的一个重要方面是确保其潮汐涡轮机不会对海洋环境造成危害。自2010年以来,Nova一直对设得兰群岛的潮汐阵列进行环境监测。Connor说道:“我们在布卢默尔海峡对海鸟和海洋哺乳动物进行了超过1,000小时的陆上调查,并对涡轮机周围的情况进行了逾20,000小时的水下录像。这些数据堪称全球规模最大、最全面的潮汐流涡轮机环境监测数据集之一,我们可以由此了解潮汐能电站及涡轮机周围是否存在海洋野生动物以及其行为模式。”环境监测显示,当潮汐流足以驱动涡轮机运转时,涡轮机周围区域未出现海洋野生动物。这意味着当涡轮机旋转时,鱼类、潜水鸟类或海洋哺乳动物在涡轮机周围活动的可能性极低,目前尚未发现对海洋野生动物存在不利影响。

SKF圆锥滚子轴承。

提升价格竞争力

自2017年以来,由Nova牵头,多家企业参与了欧盟资助的“为未来潮汐阵列赋能”(EnFAIT)项目。该旗舰潮汐能项目耗资2,020万欧元,旨在建造全世界首个海上潮汐阵列(6台涡轮机),并在5年时间里展示其开发、运行和关停过程,验证一种降低潮汐能成本的途径,从而证明潮汐能的成本竞争力能够比肩其他形式的可再生能源。该项目将持续至2022年,项目成果将进行独立验证,目前其进展已超出所有预期,证明了潮汐发电是真正全球性的机遇。到2050年,潮汐发电市场规模有望达到1,380亿欧元。

“开发任何形式的新能源技术,成本都很高。” Forrest 解释道:“煤炭、石油、天然气、核能、太阳能和风能在起步阶段均得到了政府的财政支持,助其实现商业化。随着时间的推移,技术不断趋于成熟,成本会随之降低。”

Connor补充道:“潮汐能是一项新技术,但其成本正在逐步下降。潮汐能的价格竞争力已不亚于柴油发电,这对经常依赖进口柴油供电的偏远地区和岛屿来说尤为有益。随着潮汐能迈向主流,Nova Innovation致力于降低潮汐能成本,同时在全球各地开拓新市场。”到2030年,潮汐能的成本有望低于核能和化石燃料。届时,潮汐能将作为一种清洁、可持续的解决方案满足全球能源需求。

SKF Simplex密封件。

Nova的涡轮机技术

Nova于2014年推出了30千瓦涡轮机样机,2016年在设得兰群岛安装了3台100千瓦涡轮机,建造了全球首个海上潮汐阵列。该公司推出的最新设备是一款不需要变速箱的100千瓦直驱式潮汐涡轮机(M100-D)。由于活动部件较少,其可靠性更高,维护间隔期从一年延长至两年,可进一步降低潮汐能成本。直驱式设计使其更加高效、可靠。模块化设计将成本降低了30%,同时维护更加便捷、成本更低。全新的子结构使得涡轮机机舱更易于在海底安装和回收。

源于发展自身海洋能源业务的目标,SKF与Nova Innovation建立了长期合作关系,合作范围包括上述新型直驱式涡轮机。

SKF海洋和海洋能源行业业务拓展经理Michael Baumann表示:“对我们来说,直驱技术并非新技术,但这是我们首次参与该技术在水下潮汐能发电系统中的应用。重要的一点是,我们提供的解决方案能够承受海底极其恶劣的环境,并且在节省成本方面也颇具吸引力。”

在项目开发过程中,SKF团队与Nova密切合作。Baumann介绍道:“我们与Nova合作开发了‘即插即用’式整体主轴装置,以优化设计并提高可靠性。我们提供的解决方案包括转子轴承、海水密封件、轴承座、转子轴等部件以及润滑和状态监测。”此外,SKF还负责装配作业。

Baumann团队的下一项挑战是继续开发解决方案,进一步延长涡轮机的维护间隔。

“直驱式涡轮机比带变速箱的涡轮机体积小且更易于操作,但维护时仍需将其从海底取回,因此延长维护间隔将有助于客户降低成本。”Baumann表示:“我们目前的工作重点是想办法进一步延长维护间隔。”

Connor补充道:“我们与SKF建立了良好的合作关系,SKF的专业水平与高质量设备让我们印象深刻。”Baumann表示赞同:“我们对于这种技术合作伙伴关系感到自豪,两个团队之间已经建立了深厚的信任。”

“随着公司规模持续扩大,开始大规模制造涡轮机,成本将继续下降,从而进一步推动潮汐能发电迈向主流。”Connor表示:“我们的潮汐涡轮机既可以作为独立设备安装,也可以多台设备形成阵列,打造兆瓦级项目,因此能够满足客户的各种要求。”SKF希望为Nova提供长期支持,助力Nova加快其潮汐能商业化进程。

Nova Innovation

创立于:2010年

地点:在加拿大、苏格兰、爱尔兰、威尔士和比利时均设有办事处

所有权:私营企业

产品:潮汐涡轮机

员工人数:30人

年收入:300万英镑(约合350万欧元)

官网: https://www.novainnovation.com/