Turbiner kunde utnyttja Mississippis kraft

Tiotusentals turbiner förankrade vid botten av Mississippifloden skulle en dag kunna ge mer än en gigawatt förnybar energi, tillräckligt för att driva en kvarts miljon hem. Det är visionen för Free Flow Power, en startup baserad i Gloucester, Massachusetts, som nyligen fick preliminära tillstånd från U.S.A. Federal Energy Regulatory Commission (FERC) ger den rätten att utforska energiproduktion på dussintals platser längs nedre Mississippi under de kommande tre åren.

Slå på: Free Flow Power hoppas kunna placera ut tiotusentals undervattensturbiner i Mississippifloden. Att många turbiner skulle kunna generera tillräckligt med ström för en kvarts miljon hem.

Den föreslagna utvecklingen är ett av ett antal hydrokinetiska projekt på gång. Sådana projekt syftar till att generera elektricitet från vågrörelser, tidvattenströmmar eller flodströmmar, utan att använda dammar.

Det ambitiösa Mississippi-projektet bygger dock på relativt oprövad teknik. Det enda kommersiella hydrokinetiska flodkraftsystemet som är i drift i USA är en enda turbin som används av Hydro Green Energy nära en konventionell vattenkraftsdamm vid Mississippifloden i Hastings, Minnesota.

Free Flow hoppas kunna distribuera hydrokinetisk kraft i en aldrig tidigare skådad skala: hundratals 40-kilowatt-turbiner, var och en i storlek och form av en stor jetmotor och fäst vid pyloner som sticker ut från flodbädden på 88 platser längs Mississippi.

Även om de flesta företag som utvecklar hydrokinetisk teknologi har fokuserat på tidvatten- eller vågenergi, hävdar Free Flows finanschef, Henry Dormitzer, att flodkraft har distinkta fördelar. Vattnet rinner i en riktning, det har inget salt i sig, och i fallet Mississippi har människor tillbringat 100 år på att spåra vattenflöden och hastigheter, säger han.

Men Mississippi är också en av världens mest trafikerade vattenvägar, och företaget kommer att behöva visa att dess turbiner inte kommer att störa kommersiell sjöfart och att det inte kommer att ha någon negativ inverkan på flodens djurliv.

I juli 2009 påbörjade Free Flow ett sexmånaderstest av en pilotturbin (en tredjedel av storleken på de planerade kommersiella) i Mississippi, och företaget testar nu en prototyp i kommersiell skala i labbet. Free Flow har också fått 7,4 miljoner dollar i finansiering från investerare och från det amerikanska energidepartementet som gör det möjligt för den att testa sin senaste prototyp i Mississippi nästa år. Free Flow Power söker ytterligare finansiering för att testa fyra turbiner, var och en ansluten till en separat pylon, under en 12-månadersperiod, som krävs av FERC som en del av licensieringsprocessen.

Free Flow använder en höljd turbindesign som kanaliserar vatten genom turbinens blad. Vatten passerar genom en rotor med sju blad som är designade för en långsam spinnhastighet för att minimera fiskstötar. Turbinerna kommer att placeras 10 eller mer från flodbädden. På detta djup rör sig vatten i genomsnitt med en till tre meter per sekund.

En studie från 2007 av Electric Power Research Institute i Palo Alto, Kalifornien, förutspådde att USA skulle kunna utveckla tre gigawatt hydrokinetisk kraft från floder till 2025. Det motsvarar ungefär två nya kärnkraftverk. Det råder ingen tvekan om att potentialen för hydrokinetisk flodkraft är enorm, men den här industrin är så ung att det är väldigt svårt att säga hur ekonomiskt lönsam den kommer att vara, säger Andrea Copping, en senior programledare vid Pacific Northwest National Laboratory i Sequim, Washington.

Copping säger att hydrokinetisk kraft behöver ett starkt engagemang från kommersiella och statliga intressen om det ska ta fart. Om det inte finns offentliga medel för att få igång den här branschen så kommer vi inte att ha en industri, säger hon. Just nu drabbas de tidiga utvecklarna av riktigt dyra studier, eftersom FERC inte vet vad problemen är, så de vill att de enskilda företagen ska titta på alla potentiella problem.

Michael Bahleda, en energikonsult från Storbritannien Halcrow Group , säger att det kan bli svårt att säkra den finansiering som behövs för att genomföra de nödvändiga studierna. Tills du kommer igenom licensieringsprocessen kommer investerare inte att binda en massa pengar, säger han. Som det ser ut nu är tillstånd och licensiering mycket tidskrävande. Det är svårt att attrahera kapital förrän man är längre fram i den processen.

Bahleda ifrågasätter också om några av de utvalda platserna längs Mississippi kommer att visa sig livskraftiga, antingen på grund av otillräckliga vattenflöden eller på grund av regulatoriska frågor relaterade till sjöfart och miljö.

Den största miljöutmaningen kommer att vara att förhindra direkta angrepp på fiskar och andra organismer. Även om enskilda turbiner bara orsakar ett litet antal strejker, väcker själva storleken på Free Flows föreslagna projekt betydande oro, säger U.S. Fish and Wildlife Service biolog Joyce Collins, som arbetar med Free Flow för att studera strejkfrågor. Collins säger att företaget kommer att behöva ägna särskild uppmärksamhet åt en utrotningshotad art som lever i Mississippi som kallas den bleka stören.

Free Flow Power måste också övertyga pråmoperatörer om att deras turbiner inte kommer att störa kommersiell trafik. Det finns tillfällen då du kan ha en lågvattenperiod där det bara är 10 till 20 fot från botten till toppen av vattnet; om du har pyloner installerade i vissa områden kan ett fartyg köra in i dem, säger Mark Wright, vice vd för American Waterways Operators , en handelsgrupp som representerar bogserbåts-, bogserbåts- och pråmindustrin.

Edward Lovelace, Free Flow Powers vice VD för teknik, säger att alla platser som valts ut av Free Flow Power kommer att ha tillräckligt med utrymme ovanför dem även under perioder med lågt vatten. Med hjälp av historiska flödesdata från Mississippi valde företaget ut platser som bibehöll ett djup på minst 40 fot under cirka 100-åriga låga nivåer. Sådana platser skulle tillåta minst 20 fot vatten ovanför turbinernas toppar för pråmar som inte drar mer än 14 fot vatten.

Dölj