The tidal energy potential of the Manukau Harbour, New ZealandPotensi energi pasang surut dari Manukau Harbour, Selandia BaruTerry Moore, Carol BoyleAbstrak

Sebuah sumber terbarukan listrik yang dihasilkan dekat permintaan di Auckland mungkin membantu menunda investasi di bidang infrastruktur grid, menghindari kerugian transmisi grid dan membantu mencapai target bauran energi terbarukan di Selandia Baru. Energi pasang surut pada kedua ujung saluran masuk ke Manukau Harbour dihitung berdasarkan grafik navigasi data kecepatan arus. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan metode fluks energi kinetik, dan perhitungan metode pertanian yang digunakan untuk tujuan perbandingan.Kecepatan puncak arus sederhana: 1,35 dan 1,80 m / s. Memberikan estimasi hasil listrik tersebut diambil dari 7,2 dan 7,9 GW h / tahun untuk metode fluks dan 13,3 dan 11,2 GW h / tahun untuk metode pertanian. Listrik ini bisa memasok sekitar 900-1400 rumah Selandia Baru dan mirip dengan output generasi peternakan angin kecil. Faktor-faktor yang mempengaruhi kelayakan untuk proyek energi pasang surut di masa depan di Manukau Harbour termasuk Selandia Baru kebutuhan listrik perubahan, kematangan teknologi, dan dampak lingkungan - terutama pada lumba-lumba langka. Studi ini menyimpulkan bahwa sumber daya yang cukup untuk mendukung proyek pembangkit terdistribusi skala kecil setelah biaya teknologi mengurangi. Sebuah kasus yang kuat dibuat untuk investasi di negara lain studi yang lebih rinci pada tahun 2017.

1. PengantarDua puluh tahun lalu hanya bentuk energi pasang surut untuk pembangkit listrik adalah rentetan, yang memanfaatkan energi potensial seperti bendungan hidro. Baru-baru ini bunga telah berubah hampir seluruhnya terhadap memanfaatkan energi kinetik dari arus pasang surut dengan menggunakan prinsip yang sama dengan energi angin dan energi pasang surut istilah telah datang untuk memiliki bentuk yang sebagai makna utamanya. Secara internasional, pemerintah Inggris memimpin jalan dalam mendukung pengembangan energi pasang surut dan gelombang, contoh terbaru yang hibah terhadap proyek percontohan skala komersial. Penelitian aktif sedang berlangsung di Amerika Serikat, Kanada, Eropa dan Jepang. Mungkin sepuluh tahun atau lebih sebelum energi pasang surut mencapai kematangan teknis dan komersial energi angin. Keterbatasan saat ini untuk energi pasang surut adalah kurangnya solusi ekonomi terbukti untuk desain array, instalasi dan pemeliharaan serta kurangnya kemampuan untuk secara akurat mengantisipasi efek lingkungan setempat penggalian energi dari arus pasang surut di lokasi tertentu.Di Selandia Baru, 74% listrik pada tahun 2010 dihasilkan dari sumber yang terbarukan - 56% dari tenaga air, 13% dari panas bumi, 4% dari angin darat dan 1% dari sumber biomassa [1]. Pemerintah Selandia Baru berkomitmen untuk memiliki 90% dari pembangkit listrik dari sumber terbarukan pada tahun 2025 [2]. Sementara masih ada ruang untuk panas bumi, angin darat dan air kecil, energi laut (pasang surut atau gelombang) proyek berpotensi dapat berkontribusi terhadap tujuan ini. Energi pasang surut juga akan mengurangi kerentanan terhadap generasi hydro rendah selama kekeringan.Jangka Panjang Biaya Marginal (LRMC) bersaing proyek pembangkit listrik merupakan faktor utama dalam keputusan investasi. Tabel 1 menunjukkan asumsi yang digunakan oleh Electricity Authority NZ untuk pemodelan tentang kemungkinan investasi generasi baru di masa depan [3,4]. 2010 Laporan mengatakan bahwa generasi laut bisa melihat beberapa perbaikan utama dalam LRMC energi pasang surut di masa depan karena proyek percontohan di Inggris.

Generasi yang sama Ekspansi Model (GEM) digunakan dalam studi 2010 [5]. Grafik pada Gambar. 1 menunjukkan bagaimana proyek energi laut hanya muncul setelah biaya yang lebih rendah panas bumi, tenaga air dan proyek angin telah dibangun. Pada tahun-tahun sejak 2010 studi, lebih rendah dari pertumbuhan yang diharapkan dalam permintaan listrik telah mengakibatkan sebagian besar perusahaan listrik menempatkan banyak proyek generasi mereka dalam penundaan [6]. Pengembang masa depan meansthata ini proyek energi laut mungkin harus menunggu lebih lama dari tahun-tahun yang ditunjukkan pada Gambar. 1 sebelum pasokan / permintaan keseimbangan ekonomi menguntungkan.Auckland adalah kota terbesar di Selandia Baru, dan ekonomi menarik pendatang dari berbagai Kepulauan Pasifik dan dari Asia. Selama 30 tahun ke depan populasi Auckland diperkirakan tumbuh sebesar 1,4% per tahun yang sepertiga diperkirakan berasal dari migrasi. Ini adalah tingkat yang lebih tinggi dibandingkan daerah lain di Selandia Baru, yang memiliki 0,8% per tahun tingkat pertumbuhan diperkirakan rata-rata [7]. Ini berarti bahwa pangsa Auckland pertumbuhan permintaan listrik perumahan karena pertumbuhan penduduk akan lebih besar daripada bagian lain dari Selandia Baru. The Manukau Harbour memiliki arus pasang surut yang mungkin layak untuk pemanfaatan energi, dan memiliki keuntungan menjadi dekat beban listrik yang besar Auckland. Kebutuhan listrik Auckland pada tahun 2010 adalah sekitar 10.000 MW h, yang 25% dari total Baru Permintaan Zealand [1]. Seperti ditunjukkan dalam Gambar. 2, Selandia Baru transmisi jaringan membawa sebagian besar listrik Auckland dari pembangkit selatan dari Auckland. Pada tahun 2010 kerugian transmisi adalah 3,4% untuk semua Selandia Baru dan distribusi kerugian 5,1% [1]. Generasi listrik dari Manukau Harbour akan memiliki manfaat untuk menghindari kerugian transmisi, menghindari bagian dari kerugian distribusi dan menunda investasi dalam meningkatkan kapasitas jaringan transmisi selatan dari Auckland.

Selandia Baru belum melihat menyelesaikan proyek energi pasang surut pertama. Dua proyek telah mendapatkan persetujuan sumber daya untuk perangkat awal tetapi belum bergerak maju untuk beberapa waktu. Pertama penilaian sumber daya regional energi laut untuk tujuan menginformasikan kebijakan pemerintah diterbitkan pada tahun 2008 oleh Proyek Power Limited [9]. Penelitian tersebut dikecualikan pelabuhan dari pertimbangan karena fokus pada terbuka situs laut oleh badan riset pemerintah mendanai pekerjaan, celah yang sebagian didorong penelitian ini. Motivasi kedua adalah bahwa ruang lingkup 2008 Proyek Pembangkit Listrik Terbatas studi tidak termasuk banyak faktor yang mempengaruhi kelayakan komersial dari proyek energi pasang surut untuk pengembang proyek. Penelitian ini menggunakan metode fluks energi kinetik dalam langkah-langkah yang jelas untuk menghitung energi pasang surut di kedua ujung saluran masuk ke Manukau Harbour dan mengidentifikasi faktor-faktor penting yang mempengaruhi komersial kelayakan untuk pengembang proyek. Sebuah langkah logis berikutnya untuk ini dan lokasi lain Selandia Baru dengan potensi energi pasang surut adalah:

? mengumpulkan data lapangan untuk kecepatan saat ini dan batimetri;? menggunakan model numerik seperti di Plew dan Stevens [24] diperluas untuk mencakup 3D simulasi kecepatan saat ini dan mengoptimalkan perangkat ukuran array dan layout; dan? melakukan evaluasi kelayakan tekno-ekonomi rinci seperti di EPRI Sistem Tingkat Desain, Kinerja dan Biaya laporan [11].

Dampak lingkungan yang penting bagi setiap proyek pembangkit tenaga listrik. Di Selandia Baru sebuah Penilaian Dampak Lingkungan (AEE) diperlukan untuk mendapatkan persetujuan sumber daya untuk membangun proyek di bawah Manajemen Sumber Daya Act 1991 (RMA). Kedua penilaian awal dan pemantauan merupakan biaya yang signifikan, proses aplikasi persetujuan bisa tidak pasti dan panjang dan kegagalan untuk memperoleh persetujuan berhenti proyek dari melanjutkan. Untuk proyek energi pasang surut, efek lingkungan yang penting untuk menilai adalah mereka pada burung, ikan, mamalia laut, kehidupan laut lainnya, tanaman, sedimen dan ekosistem secara keseluruhan. kedua efekatas dan opini dari masyarakat setempat, pengguna lain dari pelabuhan dan lokal iwi (Maori) perlu dimasukkan dalam proposal yang menjelaskan bagaimana semua efek samping dan masalah dapat dihindari, diperbaiki atau dikurangi.

Pada tahun 2006 sebuah AEE untuk Manukau Harbour diterbitkan sebagai bagian dari proyek untuk memperluas State Highway 20 (SH20) [12]. Ini adalah penilaian manajemen air hujan, tapi itu akan menjadi titik awal yang berguna untuk setiap usulan masa depan untuk proyek energi pasang surut. The SH20 AEE mengacu pada '' lingkungan penerima regional sensitif seperti lingkungan muara dan Kelautan Pesisir (CMA) '' [12, hal. 6] dan ini juga akan menjadi penting untuk AEE untuk proposal proyek energi pasang surut di masa depan.

Untuk proposal masa depan untuk proyek energi pasang surut di Manukau Harbour, efek menilai pada lumba-lumba kemungkinan akan menjadi bagian paling penting dari AEE. Lumba-lumba Hector dan Maui adalah endemik Selandia Baru dan lumba-lumba terkecil di dunia. Lumba-lumba Hector hidup di perairan sekitar Selat Cook dan Pulau Selatan pesisir. Lumba-lumba Maui adalah sub-spesies hampir identik yang hanya hidup di perairan lepas pantai Pulau Utara barat utara dan dianggap sebagai salah satu spesies lumba-lumba yang paling langka di dunia [13]. Sebuah peta penampakan pada Gambar. 3 menunjukkan bahwa daerah yang palingPenampakan terletak di selatan pintu masuk Manukau Harbour.

Menyusun penelitian dampak lingkungan dari perangkat energi laut adalah fokus Lampiran IV pada Sistem Energi Samudera (OES) inisiatif teknologi internasional dari Badan Energi Internasional (IEA) pada 2010-2013 [14]. Studi tentang efek pada ikan dan mamalia laut adalah fitur pekerjaan tertentu penelitian disusun, tapi banyak pekerjaan masih diperlukan untuk meningkatkan pemahaman tentang efek ini.

Akhirnya, kematangan teknologi merupakan faktor penting bagi pengembang proyek energi pasang surut. Mayoritas dana oleh industri dan pemerintah Inggris telah untuk sekelompok pengembang berat, peralatan mahal yang dirancang untuk bertahan hidup dengan kondisi yang keras di lokasi dengan kecepatan puncak arus sekitar 4 m / s [15]. Kelompok kedua pengembang teknologi merancang peralatan lebih murah cocok untuk lokasi dengan kecepatan puncak arus kurang dari 3 m / s dan itu adalah grup ini yang mungkin lebih ekonomis untuk sebuah proyek di Manukau Harbour. Dua contoh adalahVerdant Power di Amerika Serikat [16] dan Pulse Pasang Surut di Inggris [17], yang perangkat ditunjukkan pada Gambar. 4.

Tahun 2017 adalah ketika program Inggris Wajib Renewables berhenti menerima proyek pembangkit pasang surut baru untuk kelayakan untuk menerima dukungan dari lima Terbarukan Kewajiban Sertifikat (Rocs) per MW h dihasilkan sampai 2037 [20]. karena proyekmengambil setidaknya dua tahun untuk menyelesaikan, pada tahun 2015 perusahaan perangkat pasang surut harus mulai harga teknologi mereka untuk proyek-proyek pasca-2017 untuk menjadi kompetitif tanpa subsidi ROC di Inggris dan di pasar luar Inggris, termasuk di Selandia Baru.

MethodologySelama sepuluh tahun terakhir dua metodologi telah banyak digunakan untuk perhitungan potensi energi pasang surut lokasi: metode fluks energi kinetik dan metode pertanian [9,21-24]. Keduanya dapat diterapkan dengan menggunakan data kecepatan arus pasang surut hanya diterbitkan dari grafik navigasi [21] atau dalam studi yang lebih mahal dan rinci yang mengumpulkan kecepatan dan lapangan batimetri data spesifik saat dikombinasikan dengan 2D atau 3D modeling hidrodinamik kecepatan arus pada semua bagian dari lokasi [10,25].

Metode pertanian menghitung hasil listrik dari berbagai perangkat generik dengan karakteristik kinerja diasumsikan khusus untuk situs tertentu. Dalam contoh yang dipublikasikan dari universitas dan pemerintah peneliti seperti Queens University [26], Ocean Energy Sistem [27] dan National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA) [10,25], metode pertanian dikombinasikan dengan pengumpulan data lapangan untuk kecepatan saat di lokasi dan menggunakan data dalam model hidrodinamika canggih. Karena pengumpulan data lapangan adalah di luar lingkup proyek ini, dan karena lain seperti EPRI [22] dan Hardisty [21] menggunakan metode fluks dengan grafik navigasi data, metode fluks diadopsi.

Metode fluks melibatkan menerapkan rumus kepadatan energi kinetik (Persamaan. (1)) ke daerah penampang saluran di lokasi.

dimana: P adalah kepadatan energi dalam Watt/m2; ( adalah konstan, kepadatan air laut: 1.025 kg/m3; U adalah kecepatan arus pada saat tertentu dalam waktu di lokasi tertentu, dalam m/s. Metodologi khusus diadopsi di sini mengikuti kinetik metodologi fluks energi yang dikutip di bawah ini dari Electric Power Research Institute (EPRI) [22, hal. 30] untuk perhitungan mereka total sumber daya yang tersedia dalam saluran untuk laporan survei situs (unit tambahan untuk kejelasan):

Total tersedia sumber daya sungai pasang surut adalah produk dari mean, kerapatan daya depthveraged (di kW/m2 per jam) kali luas penampang saluran rata-rata (dalam m2). Ini menghasilkan tenaga pasang surut kinetik rata-rata tahunan (di GWh / tahun).

Dalam rangka untuk memperkirakan porsi energi maksimum teoritis yang cukup dapat diekstraksi listrik, metode kemudian berlaku nilai diasumsikan untuk Dampak Signifikan Factor (SIF) untuk mewakili jumlah maksimum energi yang bisa secara teknis dan ekonomis diekstrak dari Total aliran tanpa membuat tidak dapat diterima dampak lingkungan yang merugikan [22,28,29]. Diterbitkan data kecepatan arus dari grafik navigasi yang digunakan untuk penelitian ini. Metode fluks menggunakan data yang diterbitkan kecepatan arus tetap metodologi dominan yang digunakan dalam sumber daya survei dan cocok untuk proyek evaluasi awal murah.Dua adaptasi dibuat dengan metode fluks EPRI. Pertama, untuk mensimulasikan kecepatan saat lebih dari satu tahun, penelitian ini menggunakan Simple Model Ekonomi Tidal (STEM) yang disediakan oleh Dr. Jack Hardisty di Hull University [21] karena paket perangkat lunak yang digunakan oleh EPRI tidak tersedia. Kedua, untuk memperkirakan di-channel dan bersama-channel variasi dalam kecepatan saat ini, Dr. Adrian Croucher di Departemen Ilmu Teknik di Universitas Auckland diekstraksi simulasi data kecepatan arus dari elemen model yang hingga hidrodinamika nya dari Manukau Harbour [30]

Pintu masuk saluran timur-barat ke Manukau Harbour adalah sekitar 8 km dan panjang sekitar 2 km lebar. Lokasi Array dipilih pada setiap akhir saluran karena dua alasan; a) NZ4314 grafik navigasi [31] menyediakan data kecepatan arus pasang surut untuk berlian A di ujung barat dan pasang surut diamond B di dekat ujung timur saluran dan; b) saluran adalah sempit di kedua ujung, yang ditunjukkan pada Gambar. 8 dan 9, yang dapat berkontribusi terhadap luas penampang sedikit lebih kecil untuk arus dan kepadatan energi yang sedikit lebih besar daripada di tengah saluran.

Data kecepatan arus dari grafik dapat dilihat pada Tabel 2 di knot. Puncak musim semi pasang kecepatan saat diamond A dan B adalah 1,35 dan 1,80 m / s masing-masing.

Perhitungan

Model STEM memanfaatkan jumlah Formzahl atau nomor F untuk lokasi, yang didefinisikan sebagai rasio:

dimana K1 dan O1 adalah dua konstituen pasang surut yang paling penting diurnal dan M2 dan S2 adalah konstituen semi-diurnal yang paling penting. Sebuah nilai F = 0,045 digunakan dalam STEM untuk di Manukau Harbour, berdasarkan pengukuran di Bell et al. [32]. STEM mengasumsikan K1 dan O1 adalah sama dan mengasumsikan konstituen KU2 adalah 5% dari konstituen MU2. Menggunakan kecepatan puncak arus untuk musim semi dan perbani dan nomor F, STEM digunakan untuk menghitung tidal konstituen SU2, MU2, KU1, OU1 dan KU2 mana U mewakili kecepatan saat ini, dan SU2 adalah konstituen kecepatan saat yang sesuai dengan konstituen S2 . Konstituen kemudian digunakan untuk mensimulasikan kecepatan saat jam kerja selama enam bulan, yang mewakili kedua pasang surut dan banjir kecepatan positif. Densitas daya kemudian dihitung per jam dengan menggunakan Persamaan (1). Dan rata-rata lebih dari satu tahun.

Data kecepatan saat jam dari STEM dirangkum dalam histogram pada Gambar. 5 . Bar untuk kecepatan yang lebih tinggi saat sesuai dengan kepadatan daya yang lebih tinggi dan yang paling penting karena mereka memberikan kontribusi yang paling energi untuk pembangkit listrik.Histogram menunjukkan bahwa pasang surut berlian B di ujung timur dari saluran memiliki potensi energi lebih dari pasang surut berlian A di ujung barat.Karena grafik navigasi menunjukkan kecepatan arus di permukaan dan menunjukkan data batimetri di Terendah Astronomical Tide (LAT), kepadatan listrik kemudian disesuaikan untuk mendapatkan nilai rata-rata kedalaman. Hal ini dilakukan dengan menggunakan metode yang dijelaskan di EPRI [22] untuk konversi dari nilai densitas daya permukaan untuk nilai rata-rata kedalaman dengan '' asumsi bahwa hukum 1 / kekuatan 10 [79,6%] mendekati penurunan kecepatan arus dari permukaan laut ke bagian bawah saluran '' [22, p. 27]. Langkah selanjutnya adalah analisis transek, yang ditunjukkan pada Gambar. 6 dan 7. Setiap transek dibagi menjadi segmen menggunakan poin merata di seluruh saluran. Hal ini dilakukan untuk memungkinkan variasi batimetri di daerah perhitungan penampang - lihat Gambar. 6 dan 7 c - dan untuk mendapatkan distribusi kecepatan saat perhitungan penyesuaian lintas-channel. Menggunakan segmen yang lebih sedikit akan mengurangi keakuratan hasil luas penampang, tetapi menggunakan segmen lebih dibatasi oleh data batimetri yang tersedia (garis kontur dan pengukuran kedalaman pada tabel NZ4314). Arah aliran yang sedikit berbeda di masing-masing segmen, namun diasumsikan bahwa ini tidak akan mempengaruhi turbin karena mereka akan berubah menjadi aliran. Waktu kecepatan puncak arus juga bervariasi dengan 20-60 menit antara segmen, tapi ini diharapkan memiliki efek yang sangat kecil dalam mengurangi kekuatan kinetik maksimum dan tidak dipertimbangkan dalam metodologi EPRI.

Lebar segmen yang disesuaikan ke bawah untuk mewakili lebar yang tegak lurus dengan arah saluran, seperti yang diilustrasikan pada Gambar. 8. lebar disesuaikan Setiap segmen dan rata-rata kedalaman digunakan untuk menghitung luas segmen di LAT (Terendah Tide Astronomi). Daerah untuk berbagai turbin dasar laut-mount ditunjukkan pada Gambar. 6 dan 7 c dengan utara di sebelah kiri dan selatan di sebelah kanan gambar. Kecepatan saat ini adalah lebih besar di ujung utara dari kedua transek, sehingga array turbin akan paling efektif di ujung utara. Penyesuaian bersama-transek dibuat menggunakan data yang diambil dari model hidrodinamika Adrian Croucher tentang kecepatan saat rata-rata selama 19 titik sepanjang masing-masing dua transek.

Data di setiap titik kemudian disesuaikan pada rata secara relatif pro untuk posisi berlian pasang surut. Penyesuaian bersama-channel diperlukan untuk transek B karena terletak 1,8 km sebelah timur dari berlian pasang surut B. Tidal berlian A terletak di transek, penyesuaian sehingga tidak ada bersama-channel yang diperlukan di sana. Menentukan metode untuk saluran bersama penyesuaian itu bermasalah karena model hidrodinamika data kecepatan arus diambil untuk titik sepanjang transek B lebih rendah dari itu untuk titik sepanjang transek A. Pada transek A model hydro-dynamic kecepatan arus puncak pada segmen terdekat Berlian A adalah 1,5 m / s yang disepakati baik dengan puncak grafik NZ4314 1,8 m / s dan dengan bagian atas histogram bin dari 1,4-1,6 m / s untuk Diamond A. Namun, pada transek B model hidrodinamika kecepatan arus puncak hanya 1,05 m / s yang jauh lebih rendah dari puncak grafik NZ4314 1,35 m / s dan jauh lebih rendah dari puncak histogram bin dari 1,8-2,0 m / s untuk Diamond B. metode yang digunakan untuk proyek ini adalah untuk menggunakan rasio kubus model hidrodinamika kecepatan arus puncak, yang adalah (1,05) 3 / (1,5) 3 atau 0,35 karena energi kinetik adalah fungsi dari kubus kecepatan saat ini (Persamaan. (1)). Meskipun tampaknya kontra-intuitif untuk menyesuaikan kecepatan arus transek B turun dari orang-orang di Diamond B, perlu sebagai model hanya hidro-dinamis kecepatan saat ini tersedia untuk tujuan ini. Tanpa penyesuaian ini, hasil untuk transek B listrik tenaga pasang surut kinetik akan 2.88 kali lebih tinggi, atau 225,4 GW h / tahun. Penelitian lebih lanjut untuk mengumpulkan data lapangan untuk kecepatan arus pada transek B diperlukan untuk perhitungan yang lebih akurat dari energi kinetik.Menggunakan area disesuaikan setiap segmen penampang energi kinetik fluks tahunan segmen tersebut kemudian dihitung dengan menggunakan kerapatan daya rata-rata untuk segmen tersebut. Hasil dari segmen itu dijumlahkan untuk memberikan energi kinetik tahunan untuk transek.Untuk menghitung maksimum yield listrik dengan menggunakan metode fluks, langkah-langkahnya:1. Hitung energi yang diambil dari arus dengan mengalikan SIF (15%) kali energi kinetik tahunan. Catatan: energi tidak diambil oleh rotor turbin karena batas Betz merupakan bagian dari 85% dari energi yang tersisa setelah ekstraksi.2. Oleskan faktor efisiensi mekanik untuk turbin pasang surut generik menggunakan nilai yang sama yang digunakan dalam EPRI [22]. Spesifikasi ini adalah: kecepatan cut-in 0,8 m / s; Efisiensi rotor 76,4% (termasuk batas Betz 59%); Efisiensi kereta gearbox / drive 96%; Efisiensi generator 95%; dan efisiensi pengkondisian daya dari 98%.The signifikan Factor Dampak (SIF) yang digunakan dalam penelitian ini adalah 15% - sama seperti yang digunakan di EPRI [22] berdasarkan kerja yang dilakukan dalam studi Inggris [26,27]. Berbagai nilai SIF dari 10% sampai 20% yang digunakan dalam studi ini dan EPRI memilih titik tengah dari 15%. Dalam studi ini SIF tidak mempertimbangkan setiap pengaturan tertentu array atau lainnyaperangkat ekstraksi. Mereka hanya mencoba untuk menilai dampak lingkungan yang negatif berkurang arus seperti transportasi lebih lambat nutrisi dan mengurangi pencampuran oksigen. Setelah array skala komersial pertama yang dibangun di lokasi saluran, data tentang dampak ekstraksi energi dapat langsung diukur digunakan untuk meningkatkan perkiraan tahap awal ini SIF.Untuk memberikan perbandingan, metode pertanian yang sederhana juga digunakan untuk menghitung hasil menggunakan asumsi pertanian yang sama dengan penilaian Proyek Power Limited 2008 [9]. Proyek Power Limited 2008 penilaian yang digunakan dua array dari 50 perangkat masing-masing, satu dengan 300 kW perangkat Seaflow dan satu dengan perangkat 1,2 MW Seagen [9]. Dalam penelitian ini 300 kW perangkat Seaflow dipilih karena itu lebih sesuai untuk kecepatan saat di Manukau Harbour. Proyek Power Limited 2008 penilaian menyatakan bahwa daerah dasar laut yang dibutuhkan untuk array 50 perangkat adalah 3,3 km2 [9], yang layak di kedua Manukau A dan B, dan daerah menyapu penampang dari array adalah 19.007 m2. Proyek Power Limited 2008 metode dikurangi 5% untuk efek bangun di ladang itu diterapkan di sini. Kedalaman rata-rata saluran di Manukau A dari 38 m dan di Manukau B dari 34 m berdua mirip dengan situs di Proyek Power Limited 2008 yang berkisar antara 31 sampai kedalaman 86 m [9].

Hasil

Hasil total daya kinetik dan diperkirakan listrik diekstrak ditunjukkan padaTabel 3. Sebuah proyek generasi didistribusikan kecil sekitar 1 MW berarti output yang secara teknis layak di kedua lokasi. Kedalaman-rata kepadatan daya untuk lokasi Manukau A dan B adalah 0,24 Manukau dan 0,52 kW / m2 masing-masing. Kebutuhan listrik tahunan rumah Selandia Baru pada tahun 2010 adalah 8,1 MW h, atau 8100 kW h, rata-rata [1] dan merupakan metrik membantu untuk memahami ukuran proyek pembangkit listrik. Jumlah rumah yang bisa dipasok dari 894-1644 adalah tentang jumlah rumah di pinggiran kota terdekat dari Cornwallis dan bagian dari Titirangi di sisi utara dari Manukau Harbour.Hasil untuk metode fluks untuk Manukau A dan B adalah sebanding dengan kekuatan pasang surut kinetik dengan B sedikit lebih besar dari A. Namun, hasil untuk pertanian metode acara A sebagai lebih besar dari B. Hal ini disebabkan fakta bahwa saluran luas penampang yang lebih besar untuk B (47.711 m2) dibandingkan A (32.571 m2) dan ketika daerah pertanian yang sama menyapu (19.007 m2) diterapkan rasio luas menyapu pertanian untuk penampang berarti bahwa persentase lebih besar dari energi diekstrak dari A (19%) dibandingkan dari B (14%). Fakta bahwa mereka berdua dekat 15% signifikan Faktor Dampak yang digunakan dalam metode fluks adalah kebetulan. Sebuah studi yang lebih rinci diperlukan untuk menghitung ukuran optimal ekonomis dari sebuah array di lokasi tersebut, dan sampai saat itu tidak ada dasar untuk asumsi apakah hasil dari metode fluks atau dari metode pertanian cenderung lebih akurat.Hasil listrik diekstrak tahunan untuk Manukau Harbour sebanding dengan ujung bawah lima lokasi di Selat Cook, yang berkisar 44,6-13,7 MW h / tahun [9]. Hasilnya lebih rendah dari semua tujuh lokasi di Amerika Utara dipelajari oleh EPRI [23] dan lebih rendah dari semua sepuluh lokasi di Inggris dipelajari oleh ABP Kelautan Penelitian Lingkungan [24]. Nilai kekuatan sederhana dalam Tabel 3 kurang dari 1% dari kebutuhan tahunan Auckland [1] dan terlalu rendah untuk untuk pembangkit listrik skala, tapi mereka bisa cukup untuk membuat proyek pembangkit didistribusikan layak. EPRI mengakui kesesuaian proyek-proyek energi pasang surut untuk pembangkit didistribusikan dan memberikan contoh bentuk-bentuk lain dari pembangkit listrik tersebar: sistem atap fotovoltaik, turbin mikro gas alam dan sistem angin kecil [22]. Generasi didistribusikan menghindari biaya transmisi grid dan proyek sering dapat menggunakan harga listrik ritel dalam analisis biaya-manfaat.

Jaringan distribusi Auckland mengelilingi Manukau Harbour pada setiap pantai dan padat di ujung timur kota dan sparser di ujung barat desa pelabuhan. Hal ini memberikan kedekatan situs Manukau B yang lebih baik untuk jaringan distribusi. Pelanggan kandidat untuk proyek energi pasang surut generasi didistribusikan di Manukau B meliputi Selandia Baru Steel, Bandar Udara Internasional Auckland dan warga Cornwallis seperti ditunjukkan pada Gambar. 9.Pelabuhan di Onehunga kecil dan mungkin tidak cukup untuk mendukung kapal dan peralatan yang diperlukan untuk instalasi perangkat energi besar pasang surut dirancang untuk energi tinggi lokasi Inggris. Perangkat yang lebih kecil digunakan di lokasi-energi yang lebih rendah seperti East River di Amerika Serikat mungkin tidak memiliki kendala kapasitas pelabuhan yang samauntuk instalasi.Lalu lintas pelayaran komersial ringan di Manukau Harbour, dengan hanya sekitar dua perjalanan kapal per minggu rata-rata. Bahkan lampu lalu lintas ini perlu diakomodasi oleh desain proyek array yang pasang surut, dan kemungkinan akan mengikuti desain dari array lain dalam saluran pelabuhan dibangun menjelang proyek di Manukau Harbour.

Diskusi

Studi ini menunjukkan bahwa Manukau Harbour memiliki energi pasang surut yang cukup untuk membuat sebuah proyek generasi didistribusikan kecil sekitar 1 MW berarti output yang layak secara teknis, dan dalam 5-10 tahun kelayakan ekonomi proyek tersebut akan meningkatkan. Investasi dalam penelitian yang lebih rinci dan penilaian kelayakan proyek untuk situs di Manukau Harbour harus terjadi pada 2017. Itu studi dapat memberikan hasil yang dapat diandalkan dengan melakukan empat hal yang berada di luar ruang lingkup penelitian ini;? mengumpulkan data lapangan untuk kecepatan saat ini dan batimetri;? menggunakan model numerik dengan 3D simulasi kecepatan saat ini dan mengoptimalkan perangkat ukuran array dan layout;? melakukan penilaian awal dampak lingkungan sebagai dasar untuk aplikasi persetujuan sumber daya masa depan; dan? melakukan evaluasi kelayakan tekno-ekonomi rinci.

Investasi dalam studi kelayakan 2017 penelitian dan proyek lokasi di Manukau Harbour dapat memanfaatkan pengetahuan yang didapat selama 2013-2017 dari? pemantauan kinerja dan dampak lingkungan pada proyek-proyek energi pasang surut dibangun di Inggris dan di tempat lain;? penelitian tentang lumba-lumba Maui dalam dan dekat Manukau Harbour.

Kasus bisnis yang mendukung investasi dalam studi rinci pada tahun 2017 didukung oleh beberapa temuan dalam penelitian ini. Pada 2017 Selandia Baru harga listrik kemungkinan akan lebih tinggi, yang LRMC (jangka panjang biaya marjinal) bersaing baru kapasitas panas bumi skala utilitas, angin dan air proyek pembangkit akan lebih tinggi dan LRMC proyek energi pasang surut akan lebih rendah didasarkan pada proyek-proyek selesai di Inggris pada 2017. sisa celah di LRMC dapat sebagian diimbangi oleh fakta bahwa proyek energi pasang surut Manukau Harbour akan dirancang untuk generasi didistribusikan bukan untuk generasi utilitas skala. Auckland memiliki tingkat populasi yang diperkirakan lebih tinggi untuk 2012-2040 dibandingkan bagian lain dari Selandia Baru, memberikan kontribusi bagi tingkat pertumbuhan yang relatif tinggi permintaan listrik. Energi pasang surut The Manukau Harbour memiliki kedekatan yang lebih baik untuk itu lebih tinggi pertumbuhan permintaan relatif daripada bersaing lokasi proyek kapasitas baru.Dalam tahun-tahun 2017 pertama proyek array yang skala komersial di dunia akan mulai beroperasi. Relevansi khusus akan ada proyek yang dibangun di sumber daya sebagai sederhana seperti yang dari Manukau Harbour, dan proyek-proyek yang melibatkan koneksi pada tegangan distribusi ke pelanggan di dekatnya sehingga kerugian transmisi jaringan dapat dihindari dan listrik disampaikan dapat dinilai dengan harga eceran. Calon proyek tersebut Verdant Power direncanakan 1 MW 30-perangkat Array - menggantikan sebelumnya Array 6-perangkat - di Timur Riverin New York City [16] dan Pulse Pasang Surut direncanakan 1,2 MW, DALAMperangkat resmi-besaran di Selat Bristol dekat Lynmouth [17]. Kedua proyek ini merupakan ukuran yang sesuai untuk sumber daya di Manukau Harbour. Mereka juga memberikan pelajaran yang berguna tentang manfaat keterlibatan awal komprehensif dari masyarakat setempat, dan manfaat dimulai dengan array kecil dan bergerak maju pada kecepatan bertahap yang memungkinkan untuk upgrade sebagai teknologi dewasa.