Плавучие ветряные турбины открывают огромные новые океанские пути для возобновляемых источников энергии

В бурных водах Северного моря, в 15 милях от побережья Абердиншира, в Шотландии, пять плавающих морских ветряных турбин простираются на 574 фута (175 метров) над водой. Первая в мире плавучая ветряная электростанция мощностью 30 мегаватт, управляемая норвежской компанией Equinor, работает только с 2017 года, но уже побитые рекорды Великобритании для вывода энергии.

В то время как большинство оффшорных ветряных турбин закреплены на дне океана на фиксированных фундаментах, ограничивая их глубиной около 165 футов, плавучие турбины привязаны к морскому дну с помощью швартовных тросов. Эти огромные сооружения собираются на суше и на лодках вывозятся в море.

Возможность устанавливать турбины в более глубоких водах, где обычно сильнее ветры, открывает огромные объемы океана для выработки возобновляемой энергии ветра: 80% потенциальной оффшорной ветровой энергии можно найти в более глубоких водах. Кроме того, размещение плавающих турбин намного дальше от берега помогает избежать конфликтов с теми, кто возражает против их использования. влияние на прибрежные виды.

Плавучий морской ветер все еще находится на начальной стадии: всего около 80 мегаватта в общей сложности около 32 gigawatts (0.25%) установленной мощности оффшорной ветроэнергетики является плавающей. Но некоторые эксперты говорят, что относительно новая технология может стать важной частью комплекса возобновляемых источников энергии, если она сможет преодолеть препятствия, включая стоимость, дизайн и сопротивление со стороны рыболовная индустрия.

США традиционно отставали от Европы, когда дело дошло до оффшорной ветроэнергетики, но это может измениться. Джо Байден пообещал построить более 30 ГВт ветровой энергии к 2030 году. Министерство энергетики заявляет, что инвестировало более 100 миллионов долларов в исследовании и разработке технологии плавучих оффшорных ветроэнергетических установок в попытке занять лидирующие позиции в этом секторе.

В то время как надежные ветры и относительно мелководье восточного побережья США сделали его излюбленной целью для морских ветроэнергетических проектов, таких как недавно утвержденный крупномасштабный Vineyard Wind у побережья Martha's Vineyard, на западном побережье воды в основном слишком глубоки для турбин с фиксированной платформой. Именно здесь защитники надеются, что поплывет ветер.

В мае администрация Байдена и губернатор Калифорнии Гэвин Ньюсом объявили о плане перенести в Калифорнию плавучий морской ветер. У них есть идентифицированный два объекта: участок площадью почти 400 квадратных миль к северо-западу от залива Морро, на котором могут разместиться 380 плавающих ветряных турбин, и еще один севернее залива Гумбольдта. Вместе эти проекты могут обеспечить до 4.6 ГВт чистой энергии в сети, чего достаточно для питания 1.6 млн домов.

«[Объявление] было настоящим прорывом», - сказал Адам Стерн, исполнительный директор торговой ассоциации Offshore Wind. Калифорния. «В то время, когда последствия изменения климата очевидны в Калифорнии каждый день в виде лесных пожаров и засухи, - сказал он, - морской ветер может обеспечить чистое и надежное электричество для миллионов жителей Калифорнии».

Наблюдения и советы этой статьи мы подготовили на основании опыта команды Оценки Международного энергетического агентства что для того, чтобы мир оставался на пути к углеродной нейтральности к 2050 году, ему необходимо ежегодно в период с 390 по 80 год добавлять 2030 ГВт ветровой энергии (2050 ГВт из которых будут на море).

Это большой скачок по сравнению с текущими цифрами, особенно для морской ветроэнергетики, которая установила чуть более 6 ГВт новой мощности в 2020 году. Но энергия ветра растет по мере снижения затрат, и страны стремятся отказаться от ископаемого топлива для достижения климатических целей.

Неясно, насколько сильно будет учитываться плавающий ветер. Страны, включая Норвегию, ПортугалияЮжная Корея и Япония устанавливают или планируют проекты плавучего ветра, с более 26ГВт мощности, которая, по оценкам, находится в стадии разработки, согласно одной из оценок.

«Без сомнения, ветер - большая часть решения для достижения нуля», - сказал Майкл Уэббер, эксперт по энергетике и профессор инженерного дела Техасского университета в Остине. Но он считает, что для расширения масштабов использования плавающего ветра, вероятно, потребуется время, и прогнозирует, что в ближайшее десятилетие будут преобладать наземный ветер и морской ветер с фиксированным дном.

Безусловно, остаются большие препятствия. Стоимость значительная. Затраты на производство плавающей морской ветровой энергии примерно вдвое превышают затраты на стационарную морскую ветроэнергетику, хотя ожидается, что они будут снижаться по мере развития технологий и совершенствования цепочек поставок. По оценкам исследовательского органа Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), проекты плавучих турбин могут достичь паритета затрат с их аналогами с фиксированным дном примерно к 2030 году.

Одной из проблем является количество конструкций для крепления плавающих турбин, которые, по мнению некоторых экспертов, затруднят снижение затрат.

Есть три основных дизайна. Лонжеронный буй - конструкция плавучих турбин Hywind в Шотландии - имеет длинную утяжеленную цилиндрическую трубу, которая проходит вниз от турбины и ниже поверхности океана, чтобы уравновесить ее. Полупогружные платформы, которые чаще всего используются в установленных и планируемых проектах, имеют модульную конструкцию и представляют собой плавучие цилиндрические конструкции, закрепленные швартовными тросами. Конструкция с натяжными опорами имеет меньшую платформу, прикрепленную к морскому дну с помощью тугих швартовных тросов.

«Я потерял счет тому, сколько концепций существует на самом деле», - сказал По Вен Ченг, глава ветроэнергетики Штутгартского университета в Германии. «Ford не сделал автомобиль доступным для широких масс, выпустив 30 различных типов автомобилей - они просто сделали модель T. Если мы действительно хотим снизить стоимость, мы не можем терпеть такое количество различных концепций», - сказал он.

Прочитайте полную историю здесь…