Починаючи з 2010 року, енергія вітру постійно спостерігається в усьому світі, причому кількість енергії, виробленої офшорним вітром, збільшується на майже 30% щороку. Країнам у всьому світі потрібно швидко нарощувати постачання відновлюваної енергії для задоволення зростаючого попиту та швидкого скорочення викидів. Незважаючи на цю актуальність, офшорний вітер в даний час забезпечує менше 1% світового постачання електроенергії.
Багато розробляються первинних мілководних місць для будівництва вітрових електростанцій. Але потенціал морського вітру все ще залишається значною мірою невикористаним, згідно графіку встановленої потужності в усьому світі.
Потужність вітрів на березі моря на морі
Ключ: морський вітер = світло-сірий, а береговий вітер = темно-сірий. IRENA, Автор надано
Причина цього невикористаного потенціалу полягає в тому, що 80% вітру удари безперебійно далі в море - у воду глибше 60 метрів, де турбіни, вбудовані в морське дно, складно побудувати.
Рішенням може бути плаваючі морські вітроелектростанції. Отже, що стримує їх?
Плаваючий морський вітер
Весь брусок жменьки існуючих морських вітрових турбін кріпиться до морського дна нерухомим фундаментом - переважно великим сталевим трубчастим ворсом, який переходить до щогли турбіни над морським дном. Ці так звані турбіни з фіксованим дном обмежені глибиною води 50 або 60 метрів.
Але останні проекти, в тому числі Гайморит біля узбережжя Шотландії та Вітрянка Португалія, покажіть, що можна побудувати плаваючі вітрогенератори. Одинарна 4,000-мегаватна турбіна - як і ті, що використовуються на фермі Hywind - може генерувати достатню кількість електроенергії для живлення XNUMX будинків у Великобританії.
Але забезпечити еквівалентну побутову електроенергію для глобального населення Росії 9 млрд. На 2050 знадобиться щось на кшталт півмільйона морських вітрових турбін - 100-кратне збільшення від нинішньої кількості - плюс додаткова потужність для забезпечення електроенергією для майбутніх потреб в енергії.
На жаль, хоча плаваючі вітроелектростанції технічно здійсненні, вони економічно невигідні. Робити що-небудь офшорне - це дорогий. Для побудови вітроелектростанції з фіксованим днем на один гігаватт витрати на завершення необхідного обстеження ділянки складають у районі 15 мільйонів фунтів стерлінгів. Встановлення та введення в експлуатацію ферми складе близько 650 мільйонів фунтів стерлінгів, тоді як поточні витрати на експлуатацію та обслуговування становитимуть приблизно 75 мільйонів фунтів стерлінгів на рік. В кінці терміну його життя, який може скласти близько 25 років, є ще 300 мільйонів фунтів, необхідних для виведення з експлуатації.
І все ж плаваючі вітроелектростанції, які ще в перші дні свого дизайну та технології, коштують ще дорожче. Якщо ціна на постачання енергії вітру на березі моря в 2019 році становила від 36 до 45 фунтів стерлінгів за МВт · год електроенергії, поточні аукціони плаваючого вітру оцінюються за ціною понад удвічі більше цієї суми.
Офшорні структури також дуже великі. Шість мегаватних турбін Hywind діаметром 154 метрів - кожна лопать такої ж довжини, як і розмах крил літака A380. 10-мегаватна турбіна Siemens Gamesa має діаметр ротора 193 метри, в той час як Національна лабораторія з відновлюваної енергетики США 15-мегаватна еталонна турбіна має діаметр 240 метрів. Побудова, встановлення, експлуатація, моніторинг, підтримка та виведення з експлуатації інфраструктури такого масштабу в океані не є тривіальним завданням.
Дві з п’яти турбін, що використовуються на першій у світі плавучій вітроелектростанції, Hywind Scotland. Terje Aase / Shutterstock
У той час як енергетичні компанії часто будують далеко на морі, одна плаваюча вітрогенератор виробляє набагато менше енергії, ніж одна офшорна нафта або газовий монтаж. За час експлуатації, залежно від розмірів обох конструкцій, він може бути в 1,000 разів менше. Так що набагато більше інфраструктури потрібно для того ж виходу енергії з відновлюваних джерел енергії. Виведення морської вітрогенератора в море і утримання її там повинно стати набагато дешевшим, щоб відповідати витратам на виробництво енергії з морської нафти чи газу.
Багато чого можна дізнатись від традиційної офшорної інженерії, щоб допомогти у переході на відновлювані джерела енергії. Але необхідних скорочень витрат неможливо досягти, зробивши більше того ж, або підвищивши ефективність існуючих методів і технологій.
Технологічні рішення
Тому, ймовірно, знадобляться нові технології, щоб зробити плаваючі вітроелектростанції рентабельними. Наприклад, використання роботів та інших автономних технологій для контролю над морською інженерною діяльністю - від розслідування морського дна до експлуатації, огляду та обслуговування плаваючої вітрогенератора - може знизити ризик для працівників та дати більш ефективний контроль над цими складними системами.
Щоденні інспекції морських вітрових електростанцій людьми були б недоцільними щодо величезних розробок, які будуються сьогодні, і, безумовно, для тих, що плануються в майбутньому. Розумні датчики, вбудовані у всі частини плаваючої вітроелектростанції, можуть постійно оцінювати, як натомість структурує структура.
навчання за допомогою машини - який використовує дані, щоб навчити комп’ютери самостійно приймати рішення - може бути використаний для того, щоб сказати нам про найбільш ефективний якор під час проектування, або якщо причальна лінія може загрожувати збоєм під час роботи.
Вже зараз машинне навчання може використовувати дані погоди для контролю положень лопатей турбіни, щоб максимально збільшити кількість енергії, яку вони генерують або запобігають пошкодженню при сильному вітрі чи штормі. Нові методи поєднання фізики з машинним навчанням може зробити надійні прогнози з меншою кількістю даних, що корисно в офшорних зонах, де дані можуть бути важко зібрані.
Як уряд Великобританії починає запит у вигляді технологічних нововведень, які могли б боротися зі змінами клімату, морський вітер - це перший порт заходу. Інвестуючи в технології майбутнього, плаваючі вітроелектростанції можуть допомогти перезарядити країну та світовий потенціал відновлюваної енергії.
Сьюзан Гурвенек, Королівська академія інженерних наук, кафедра нових технологій - інтелектуальна та еластична океанічна інженерія, Університет Саутгемптона
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Суміжні книги
Недолік: Найбільш всеосяжний план, який пропонувався змінити глобальне потепління
Пол Хоукен і Том Стейер
В умовах поширеного страху та апатії міжнародна коаліція дослідників, професіоналів та вчених зібралася, щоб запропонувати набір реалістичних та сміливих рішень щодо зміни клімату. Тут описано сто прийомів і практик - деякі добре відомі; про які ви, можливо, ніколи не чули. Вони варіюються від чистої енергії до навчання дівчат у країнах з низьким рівнем доходу до використання методів землекористування, які витягують вуглець з повітря. Рішення існують, є економічно вигідними, і громади в усьому світі в даний час приймають їх з вмінням і рішучістю. Доступний на Amazon
Проектування кліматичних рішень: Посібник з політики щодо енергії з низьким вмістом вуглецю
Гал Харві, Роббі Орвіс, Джефрі Ріссман
З урахуванням наслідків зміни клімату, необхідність зменшення глобальних викидів парникових газів є не менш терміновою. Це страшний виклик, але сьогодні існують технології та стратегії для його вирішення. Невеликий набір енергетичної політики, розроблений та реалізований добре, може поставити нас на шлях до майбутнього з низьким рівнем вуглецю. Енергетичні системи є великими та складними, тому енергетична політика повинна бути цілеспрямованою та економічно ефективною. Універсальні підходи просто не дозволять зробити роботу. Політики потребують чіткого, всебічного ресурсу, який би окреслював енергетичну політику, яка матиме найбільший вплив на наше кліматичне майбутнє, та описував, як правильно розробляти цю політику. Доступний на Amazon
Це змінює все: капіталізм проти клімату
автор: Наомі Кляйн
In Це змінює все Наомі Кляйн стверджує, що зміни клімату - це не лише одна проблема, яку слід акуратно подати між податками та охороною здоров'я. Це тривога, яка закликає нас виправити економічну систему, яка вже багато в чому нас не дає. Клейн ретельно будує випадок того, наскільки масово скорочення викидів парникових газів - це наш найкращий шанс одночасно зменшити розбіжність нерівності, переосмислити наші розбиті демократії та відновити наші поглиблені місцеві економіки. Вона висловлює ідеологічне відчай заперечувачів зміни клімату, месіанські марення потенційних геоінженерів та трагічний дефектизм занадто багатьох зелених ініціатив. І вона точно демонструє, чому ринок не (і не може) виправити кліматичну кризу, а навпаки, погіршить ситуацію із все більш екстремальними та екологічно згубними методами видобутку, що супроводжуються бурхливим капіталізмом катастроф. Доступний на Amazon
Від видавця:
Покупки в Amazon йдуть на те, щоб покрити витрати на привезення вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, та ClimateImpactNews.com безкоштовно і без рекламодавців, які відстежують ваші звички перегляду. Навіть якщо ви натискаєте на посилання, але не купуєте ці вибрані продукти, все, що ви купуєте за той же візит на Amazon, платить нам невелику комісію. Додаткових витрат для вас немає, тому, будь ласка, внесіть свої зусилля. Ви також можете використовуйте цю посилання в будь-який час користуватися Amazon, щоб ви могли допомогти підтримати наші зусилля.
