Ocean Energy -vad är havsbaserad förnybar energi

och hur kan den utvinnas?

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Havsbaserad förnybar energi• Vågenergi• Tidvattenenergi• Energi från havsströmmar• Temperaturgradientenergi• Saltgradientenergi• Alger och • Offshore vindkraft

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Vågenergi

• Utnyttjar energiflödet i havsvågor– Vindvågor och dyning

• Lagom stora vågor inte alltför långt från land• Utvinningsbart

– Sverige c:a 10 TWh/år (hälften från Västkusten)• 7 % av elkonsumtion i Sverige

– Västeuropa realistiskt c:a 420 TWh/år • 15 % av Västeuropas elkonsumtion

– Världen realistiskt c:a 4 400 TWh/år• 28 % av världens elkonsumtion

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Global fördelning

Approximativ medelenergitransport till havs kW/m vågfront

IPPC Ch 6

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

SlangpumpenVinga 1982 - 1983

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Tidvattenenergi

• Utvinner energi ur tidvattnet– Nivåskillnader: Dammar - Vattenkrafturbiner– Strömmar: turbiner, som vindkraft

• Potential: 12 300 TWh/år brutto mestströmmar350 TWh/år realistiskt utvinningsbart– 48 TWh/år från tidvattenströmmar i Västeuropa

I Sverige ingen potential

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

• Tidvattennivåer M2 (halvdagligt)• Kurvor för samtidiga nivåmaxima

IPPC Ch 6

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Få anläggningar i funktion globalt• La Rance 240 MW, sedan1966 • Annapolis, Canada, 20 MW, 1984• Sihwa Lake, 254 MW, 2011• Ett 50 tal verk i

Kina, Korea, Ryssland < 4 MW

• Under byggnadIncheon, i Korea,1320 MW, 2015

1966-1996 16 TWh18.5 centimes/kWh

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Tidvattenströmmar

• Högre hastigheter än havsströmmar– Upp till 10 m/s ger bra energiflödesdensitet

Vattendensiteten ρ är 800 ggr större än hos luft• Vanliga turbiner

– Vertikal- eller horisontalaxlade

3AuCP ρ=

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Snurrat och levererat el i sex år totalt mellan 2003 och 2012 i Kvalsund i Finnmark

Hammerfest Strøm. (Foto: Hammerfest Strøm).

17.05.12: TIDAL TURBINE POWERS UP IN ORKNEY – 1 MWHARNESSING SCOTLAND’S TIDAL ENERGY A STEP CLOSEREn utbyggnad med 10 turbiner planerad vid Islay i Skottland

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

SWAN Turbines

MCT Ltd

Andratidvatten-turbiner SeaGenStrangford

Lough1,2 MW snurrar på

MCT Ltd

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Energi från havsströmmar

• Utvinner rörelseenergi ur havsströmmar• Olika typer av turbiner• Låga hastigheter, 1 m/s, men 800 ggr större

densitet än luft• Potential:

– Floridaströmmen 25 GW– Ekvatoriella underströmmen 40 GW– Sverige: Öresund

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars BergdahlIPPC Ch 6

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Minerals Management ServiceRenewable Energy and Alternate Use ProgramU.S. Department of the InteriorAvailable for Downloading at http://ocsenergy.anl.gov

Tidigt utvecklingsstadiumfåtal prototyper ochdemonstrationsenheter.

Driscoll m fl.:A 20 KW Open Ocean Current Test TurbineI Floridaströmmen

White paper May 2006

http://209-20-84-91.slicehost.net/assets/2009/3/4/A_20_kW_Open_Ocean_Current_Test_Turbine.pdf�http://209-20-84-91.slicehost.net/assets/2009/3/4/A_20_kW_Open_Ocean_Current_Test_Turbine.pdf�http://209-20-84-91.slicehost.net/assets/2009/3/4/A_20_kW_Open_Ocean_Current_Test_Turbine.pdf�http://209-20-84-91.slicehost.net/assets/2009/3/4/A_20_kW_Open_Ocean_Current_Test_Turbine.pdf�http://209-20-84-91.slicehost.net/assets/2009/3/4/A_20_kW_Open_Ocean_Current_Test_Turbine.pdf�http://209-20-84-91.slicehost.net/assets/2009/3/4/A_20_kW_Open_Ocean_Current_Test_Turbine.pdf�http://209-20-84-91.slicehost.net/assets/2009/3/4/A_20_kW_Open_Ocean_Current_Test_Turbine.pdf�

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Temperaturgradientenergi

• Utnyttjar temperaturskillnader i en “ångmaskin” med öppen eller slutenRankineprocess

• Verkningsgrad högst

• Stora temperasturskillnader >20˚C behövs på korta avstånd >1 km

• Potential 44 000 TWh/år

Kelvin irer temperatu 2

12 TT

TT −=η

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars BergdahlIPPC Ch 6

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

OTEC-anläggningar vid Keyhole Point på Konakusten på Hawaii (Slutna)(United States Department of Energy) DOE share: up to $600,000; Jan 2009

Senare öppna processer 1981 Nauru, Keyhole point 1993

19791974

http://www.google.se/imgres?imgurl=http://www.nrel.gov/otec/images/illust_open_cycle_plant.gif&imgrefurl=http://www.nrel.gov/otec/achievements.html&h=314&w=400&sz=40&tbnid=NLFrAGrhY_JXoM:&tbnh=90&tbnw=115&prev=/search?q=nauru+ocean+thermal+energy�http://www.google.se/imgres?imgurl=http://www.nrel.gov/otec/images/illust_open_cycle_plant.gif&imgrefurl=http://www.nrel.gov/otec/achievements.html&h=314&w=400&sz=40&tbnid=NLFrAGrhY_JXoM:&tbnh=90&tbnw=115&prev=/search?q=nauru+ocean+thermal+energy�http://www.google.se/imgres?imgurl=http://www.nrel.gov/otec/images/illust_open_cycle_plant.gif&imgrefurl=http://www.nrel.gov/otec/achievements.html&h=314&w=400&sz=40&tbnid=NLFrAGrhY_JXoM:&tbnh=90&tbnw=115&prev=/search?q=nauru+ocean+thermal+energy�http://www.google.se/imgres?imgurl=http://www.nrel.gov/otec/images/illust_open_cycle_plant.gif&imgrefurl=http://www.nrel.gov/otec/achievements.html&h=314&w=400&sz=40&tbnid=NLFrAGrhY_JXoM:&tbnh=90&tbnw=115&prev=/search?q=nauru+ocean+thermal+energy�http://www.google.se/imgres?imgurl=http://www.nrel.gov/otec/images/illust_open_cycle_plant.gif&imgrefurl=http://www.nrel.gov/otec/achievements.html&h=314&w=400&sz=40&tbnid=NLFrAGrhY_JXoM:&tbnh=90&tbnw=115&prev=/search?q=nauru+ocean+thermal+energy�http://www.google.se/imgres?imgurl=http://www.nrel.gov/otec/images/illust_open_cycle_plant.gif&imgrefurl=http://www.nrel.gov/otec/achievements.html&h=314&w=400&sz=40&tbnid=NLFrAGrhY_JXoM:&tbnh=90&tbnw=115&prev=/search?q=nauru+ocean+thermal+energy�

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Saltgradientenergi• Utnyttjar salthaltskillnader mellan sött och salt

vatten – Havs och älvvatten t.ex.– Koncentrationsceller (jonselektiva membran)– Vattentryck baserat på osmos (membran som

endast låter vatten passera) • Potential: 1 700 TWh/år globalt

– 10 ggr mer ur naturliga eller konstgjorda sjöar– Sverige 10-20 TWh/år– Västkustälvarna, Öresund & Bälten, fossilt salt i

grundvatten i Skåne

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Jonselektiva filter0,1 V/membranpar1000 par ger 100 V

Nordre Älvs mynning 400 MW

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Vattentryck baserat på osmos• Tryckskillnad saltvatten – sötvatten 2.5 MP• Världens första saltkraft, Sunndalsøra, S Oslo• Kommersiellt kraftverk 2015 på 25 MW

electricity, or enough for 10,000 homes.

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Energi från alger

• Produseras med havsvatten och avloppsvatten• Matalger kostar (2010) 5 US$/kg • Kan ge 10 till 100 ggr mer bränsle per ytenhet

än andra biobränslegrödor.• Om man producerade alla petroleumbränslen i

USA skulle man bara behöva 39,000 km2 eller 0.42% USA:s landareal eller 1⁄7 av den odlade majsarean.

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Energi från offshore wind

• Bättre vindhastigheter, lägre turbulens än land • Dyrare• Siemens, REpower, &Vestas ledande tillverkare• Dong Energy, Vattenfall & E.on ledande ägare• Oktober 2010, 3,16 GW offshore wind • 16 GW ytterligare före 2014 mest i Storbritannien

och Tyskland 75 GW i världen 2020,

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Links• Carbon Trust published 2010

'Accelerating Marine Energy‘• IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change

Mitigation, Chapter 6http://srren.ipcc-wg3.de/report

• The Ocean Renewable Energy Group (OREG) Newshttp://oreg.ca/index.php?p=1_8_News

• World Energy Councilhttp://www.worldenergy.org

• European Wave and Tidal Energy Conference 2013http://www.ewtec.org/

• Ocean Energy Centre, Chalmershttp://www.oceanenergycentre.org/

• Hals & Falnes: 1999, Wave energy, Educational module:http://folk.ntnu.no/hals/nedlasting/lysark/WaveEnergy.ppt

http://www.carbontrust.co.uk/publications/pages/publicationdetail.aspx?id=CTC797�http://srren.ipcc-wg3.de/report�http://oreg.ca/index.php?p=1_8_News�http://www.worldenergy.org/�http://www.worldenergy.org/�http://www.ewtec.org/�http://www.oceanenergycentre.org/�http://folk.ntnu.no/hals/nedlasting/lysark/WaveEnergy.ppt�

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Botanisera på Youtube ochWikipedia

• Litet inspiration:• http://www.youtube.com/watch?v=TkaPjhYuP

tQ&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=TkaPjhYuPtQ&feature=related�http://www.youtube.com/watch?v=TkaPjhYuPtQ&feature=related�http://www.youtube.com/watch?v=TkaPjhYuPtQ&feature=related�

CHALMERS Sjöfart och marin teknik

2012-10-04 Lars Bergdahl

Slide Number 1Havsbaserad förnybar energiVågenergi�Global fördelningSlide Number 5TidvattenenergiSlide Number 7Få anläggningar i funktion globaltTidvattenströmmarSlide Number 10Andra tidvatten-turbinerEnergi från havsströmmar��Slide Number 13Slide Number 14Temperaturgradientenergi�Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Saltgradientenergi�Jonselektiva filterVattentryck baserat på osmos�Energi från alger��Energi från offshore wind�LinksBotanisera på Youtube och WikipediaSlide Number 26