Overcoming Environmental Alejandro Moreno Deployment

17 Pages·2010·1.4 MB·English

WIND AND HYDROPOWER TECHNOLOGIES PROGRAM
Overcoming Environmental  Alejandro Moreno
Deployment Challenges for 
Water Team Lead
AAllejjanddro.moreno@@ee.ddoe.gov
Ocean Renewable Energy
November 3, 2010
1| Program Name or Ancillary Text eere.energy.gov
Program Structure
WWaatteerr  TTeeaamm  MMiissssiioonn::  Develop and employ novel technologies, improved operational 
procedures, and rigorous analysis to:
1)) assess the ppotential extractable energgyy from domestic rivers, estuaries and coastal waters; and 
2) support  industry to harness this renewable, emissions‐free resource through environmentally 
sustainable and cost‐effective electric generation.
Marine & Hydrokinetic
Technologies
1.0 MHK Technology Development 2.0 MHK Market Acceleration
1.1 MHK Technology Development,
2.1 Environmental Impacts & Siting
Deployment & Validation
1.2 MHK Supporting Research & 2.2 Resource Assessments
Testing
22.33 EEccoonnoommiicc AAnnaallyysseess aanndd MMaarrkkeett
11.33 MMHHKK TTeecchhnnoollooggyy CChhaarraacctteerriizzaattiioonn
Development
& Evaluation
2
2| Wind and Water Power Program eere.energy.gov
Environmental Deployment Challenges
11. DDaattaa iiss oofftteenn ssccaarrccee aanndd 
expensive
2. Magnitude of potential 
environmental effects has not 
been assessed
33. SSiittiinngg, ppeerrmmiittttiinngg, aanndd 
mitigation require a wealth of 
environmental data
44. LLackk off pre‐ddeplloymentt andd 
monitoring standards leads to 
regulatory uncertainty
3| Wind and Water Power Program eere.energy.gov
Data is often scarce and expensive
Environmental effects data necessary for pre‐deployment 
permitting is either lacking, proprietary, or difficult to obtain—
leads to increased costs and length of pre‐deployment 
environmental studies
DOE Approach ‐ Data and Information Management:
• Knowledge Management System (known as “Tethys”)
– ““SSmart”” searchhabblle ddata bbase 
– Houses MHK environmental data and information 
– Support risk framework
– PPrroojjeecctt uunnddeerrwwaayy, sscchheedduulleedd ccoommpplleettiioonn iinn FFYY22001122
• Annex 4  Tethys—Greek titaness and 
aquatic sea goddess 
– Will incorporate  international data from nine member 
natiions iinto thhe KKnowlleddge MManagement SSystem
– Will gather environmental data and evaluate effects, 
monitoring methods, and mitigation strategies
– Projject underwayy,, comppleted in FY2012
4| Wind and Water Power Program eere.energy.gov
Magnitude of potential environmental 
effects has not been assessed
There are many perceived environmental risks, but 
risks have not been comprehensively analyzed or 
prioritized at the pilot or commercial scale—results 
in heavyy environmental research burdens for 
pioneer projects. 
DOE Approach ‐ Risk Analysis: 
• Environmental Risk Evaluation System
– Uses attributes of technologies, receptors, 
water bodies in real case studies
– DDeetteerrmmiinnee mmoosstt iimmppoorrttaanntt eennvviirroonnmmeennttaall 
interactions
– Allow regulators & project proponents to 
agree on monitoring and mitigation
5| Wind and Water Power Program eere.energy.gov
Magnitude of potential environmental 
effects has not been assessed
Assessing the system wide effects of devices is complex 
and expensive, but may be required in pre‐deployment 
studies
DOE Approach – Lab‐led Computational and 
Conceptual Modeling of Physical and Ecosystem 
Effects:
• CCoonncceeppttuuaall mmooddeellss ttoo uunnddeerrssttaanndd rreellaattiioonnsshhiippss aanndd 
predict interactions
• Computational models to rapidly assess potential 
ecosystem effects and adapt technology or siting 
practices to mitigate thhese effffects
• Understand and evaluate effects of 
commercial arrays
Research areas include:
– What happens when energy is extracted from 
a system?
– NNeeaarr‐ aanndd ffaarr‐ffiieelldd cchhaannggeess iinn ffllooww
– Far‐field changes in water quality (tidal)
– Changes in sediment transport (wave, 
riverine, tidal) 
6| Wind and Water Power Program eere.energy.gov
Siting, permitting, and mitigation require 
a wealth of environmental data
Collecting new baseline data to satisfy pre‐deployment regulatory 
requirements is prohibitively expensive for a nascent industry.
DOE Apppproach ‐ Supppport for Site Sppecific Research:
• Direct assistance to industry for site specific environmental 
studies
– Answering key regulatory and siting questions for initial 
ddeeppllooyymmeennttss. 
– Projects underway, scheduled completion in FY2012
– Multiple industry partners
• Lab and universityy studies of effects on aqquatic orgganisms
– Targeted research on questions likely to be important across 
the industry
– Project underway, scheduled completion in FY2012 
– ORNL, PNNL, National Marine Renewable Energy Centers 
Research areas include:
– Acoustic effects of tidal power turbines
– Direct effects of MHK devices on fish and marine mammals
– EMF
– Mitigation and deterrence 
– Benthic and sediment transport issues
7| Wind and Water Power Program eere.energy.gov
Lack of pre‐deployment and monitoring 
standards leads to regulatory uncertainty
Collaboration and coordination between regulators, 
industry, and researchers needs to improve to ensure 
environmental study requirements are achievable
and research is targeted and effective.
DOE Approach – Regulatory and Stakeholder Outreach 
and Coordination:   
Marine spatial
planning for offshore
•• TToooollss tthhaatt aallllooww ddeevveellooppeerrss ttoo uunnddeerrssttaanndd  eenneerrggyy iinn
Massachusetts
stakeholder views and effectively incorporate input 
into the process. 
• Particippation in ppolicyy formulation efforts and 
stakeholder outreach to ensure that renewable 
energy equities are represented in coastal and 
marine spatial planning efforts.
•• CCoooorrddiinnaattiioonn wwiitthh aaggeennccyy ppaarrttnneerrss tthhrroouugghh MMOOUUss, 
interagency working groups, and joint interagency 
funding opportunities.
8| Wind and Water Power Program eere.energy.gov
Offshore Wind:
Challenges and Activities
Key Challenges DOE Activities
High cost of energy
Technology Development
HHiigghh ccaappiittaall ccoossttss
IInnovattiive systtem conceptts
Reliability & maintenance challenges
Component development & testing
Perceived technology risks
Design codes, methods, and verification
Permitting processes and siting
TTeessttiinngg ffaacciilliittiieess;; mmaannuuffaaccttuurriinngg pprroocceessss
considerations
research
Radar interference
Reducing Market Barriers
Environmental and siting risks
Interagency coordination & collaboration
RReegguullaattoorryy ttiimmeelliinneess
Siting & permitting strategies
Technical challenges
Offshore wind resource characterization
Domestic supply chain development
Transmission planning strategies
High cost of grid connection
EEnnvviirroonnmmeennttaall ddaattaa ggaatthheerriinngg && sshhaarriinngg
IIncompllette kknowlleddge off offffshhore
resource Advanced Technology Demonstration
Demonstration projects
9| Wind and Water Power Program eere.energy.gov
Market Barrier Removal
• DOE will
MMaarrkkeett  BBaarrrriieerr  RReemmoovvaall
ccoonnttrriibbuuttee uunniiqquuee
technical
SSiittiinnggaanndd   CCoommpplleemmeennttaarryy  
knowledge and RReessoouurrccee  PPllaannnniinngg
PPeerrmmiittttiinngg IInnffrraassttrruuccttuurree
RR&&DD ccaappaabbiilliittiieess
MMaarrkkeett  AAnnaallyyssiiss   DDoommeessttiicc  
to address these RReessoouurrccee  
aanndd  PPuubblliicc   MMaannuuffaaccttuurriinngg  &&  
CChhaarraacctteerriizzaattiioonn
AAcccceeppttaannccee SSuuppppllyy  CChhaaiinn
barriers
• DOE can’t go it TTrraannssmmiissssiioonn  
RReegguullaattoorryy   FFaacciilliittyy  DDeessiiggnn  
PPllaannnniinngg  &&  
PPrroocceesssseess CCoonnddiittiioonnss
alone: IInntteerrccoonnnneecctt
ccoollllaabboorraattiioonn wwiitthh
EEnnvviirroonnmmeennttaall   PPoorrttss,,  VVeesssseellss,,  &&  
federal & state
RRiisskkss OOppeerraattiioonnss
agencies
essenttiiall NNaattiioonnaallll  SSeeccuurriittyy  
CCoonncceerrnnss
10| Wind and Water Power Program eere.energy.gov