Плавающие ветряные электростанции: как сделать из них будущее зеленого электричества

Плавающие ветряные электростанции: как сделать из них будущее зеленого электричества
С 2010 года во всем мире наблюдается устойчивый рост ветроэнергетики, причем количество энергии, генерируемой ветром в прибрежной зоне, увеличивается почти на 30% каждый год. Странам во всем мире необходимо быстро наращивать поставки возобновляемой энергии, чтобы удовлетворить растущий спрос и быстро сократить выбросы. Несмотря на эту срочность, оффшорный ветер в настоящее время обеспечивает менее 1% мирового электроснабжения.

Многие из основных мелководных мест для строительства ветряных электростанций находятся в стадии разработки. Но потенциал оффшорного ветра все еще остается в значительной степени неиспользованным, согласно графику всемирной установленной мощности. Причина этого неиспользованного потенциала заключается в том, что 80% ветра дует непрерывно на расстоянии от берега – в воде глубже 60 метров, где сложно установить турбины, встроенные в морское дно. Решением могут быть плавающие морские ветряные электростанции. Так что же их сдерживает?

Фото: https://pbs.twimg.com/

Плавающий ветер с берега


Все существующие ветряные турбины в море прикреплены к морскому дну с помощью неподвижного фундамента – в основном большой стальной трубчатой ​​сваи, которая переходит к турбинной мачте над морским дном. Эти так называемые турбины с неподвижным дном ограничены глубиной воды 50 или 60 метров. Но недавние проекты, в том числе Hywind у побережья Шотландии и Windfloat у Португалии, показывают, что возможно построить плавающие ветряные турбины. Одна турбина мощностью 6 мегаватт – как те, что используются на ферме Hywind – может генерировать достаточно электроэнергии для питания 4000 домов.

Но для того, чтобы обеспечить к 2050 году эквивалентную электроэнергию для 9 миллиардов человек населения в мире, потребуется около полумиллиона морских ветряных турбин – в 100 раз больше нынешнего числа. Плюс дополнительные мощности для обеспечения электроэнергией на удовлетворение будущих потребностей. К сожалению, хотя плавучие ветряные электростанции технически возможны, они не являются экономически жизнеспособными. Делать что-нибудь в море дорого.

Чтобы построить ветряную электростанцию ​​с постоянным дном мощностью в один гигаватт, стоимость завершения необходимого обследования площадки составляет около 15 миллионов фунтов стерлингов. Установка и ввод в эксплуатацию фермы составят около 650 миллионов фунтов стерлингов, в то время как текущие расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание составят примерно 75 миллионов фунтов стерлингов в год. По истечении срока службы, который может составлять около 25 лет, для вывода из эксплуатации необходимо еще 300 миллионов фунтов стерлингов.

Что касается плавучих ветряных электростанций, которые еще находятся на заре своей разработки и технологии, то они стоят еще дороже. Принимая во внимание, что цена за доставку энергии ветра в открытом море в 2019 году колебалась от 36 до 45 фунтов стерлингов за МВтч электроэнергии, нынешние аукционы по продаже плавающего ветра стоят в два раза дороже.
Плавающие ветряные электростанции: как сделать из них будущее зеленого электричества
Фото: https://nepszava.hu/

Оффшорные сооружения тоже очень большие. Шести-мегаваттные турбины Hywind имеют диаметр 154 метра – длина каждой лопасти равна размаху крыла самолета A380. Турбина Siemens Gamesa 10 мегаватт имеет диаметр ротора 193 метра, в то время как эталонная турбина 15 МВт Национальной лаборатории возобновляемой энергии США имеет диаметр 240 метров. Построение, установка, эксплуатация, мониторинг, обслуживание и вывод из эксплуатации инфраструктуры такого масштаба в океане – нетривиальная задача.

В то время как энергетические компании часто строят далеко в море, одна плавающая ветряная турбина вырабатывает намного меньше энергии, чем одна морская нефтяная или газовая установка. В течение срока службы, в зависимости от размера обеих конструкций, он может быть в 1000 раз меньше. Таким образом, гораздо больше инфраструктуры необходимо для того же энергетического дохода от возобновляемых источников энергии. Выпуск морской ветряной турбины в море и ее хранение там должны стать намного дешевле, чтобы соответствовать стоимости производства энергии из морской нефти или газа.

Из традиционной оффшорной техники можно многому научиться, чтобы помочь с переходом на возобновляемую энергию. Но необходимое снижение затрат не может быть достигнуто за счет того, чтобы сделать то же самое, или за счет повышения эффективности существующих методов и технологий.

Технические решения


Вот почему, вероятно, потребуются новые технологии, чтобы плавучие ветряные электростанции были рентабельными. Например, использование роботов и других автономных технологий для управления морскими инженерными работами – от исследования морского дна до эксплуатации, осмотра и технического обслуживания плавающей ветровой турбины – может снизить риск для работников и повысить эффективность управления этими сложными системами.
Плавающие ветряные электростанции: как сделать из них будущее зеленого электричества
Фото: https://esr-energy.ru/

Регулярные инспекции морских ветряных электростанций людьми были бы нецелесообразны для огромных конструкций, которые строятся сегодня, и, конечно, для тех, которые планируются в будущем. Интеллектуальные датчики, встроенные во все части плавучей ветряной электростанции, могут постоянно оценивать, как поживает структура. Машинное обучение, которое использует данные для обучения компьютеров самостоятельному принятию решений, может быть использовано для того, чтобы сказать нам наиболее эффективную опору во время проектирования, или если швартовная линия может быть подвержена риску отказа во время работы.

Уже сейчас машинное обучение может использовать данные о погоде для контроля положения лопастей турбины, чтобы максимизировать, сколько энергии они производят, или предотвратить повреждение при сильном ветре или шторме. Новые методы, сочетающие физику с машинным обучением, позволяют делать надежные прогнозы с меньшим количеством данных, что полезно на расстоянии от берега, где сбор данных может быть затруднен.

Поскольку мировые правительства начинают расследование тех технологических инноваций, которые могут решить проблему изменения климата, морской ветер становится первым портом захода. Благодаря инвестициям в технологии будущего, плавучие ветряные электростанции могут помочь в расширении возможностей возобновляемой энергии в мире.
#Ветер #Ветровые генераторы #Электростанция #Электроэнергетика #Энергия
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: