С 2010 года во всем мире наблюдается устойчивый рост ветроэнергетики, причем количество энергии, генерируемой ветром в прибрежной зоне, увеличивается на почти 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 ниже.
На суше против морской ветровой мощности
Ключ: ветер с берега = светло-серый, ветер с суши = темно-серый. IRENA, Автор условии
Причиной этого неиспользованного потенциала является то, что 80% ветра непрерывные удары на расстоянии от берега - в воде глубиной более 60 метров, где сложно встроить турбины, встроенные в морское дно.
Решение может быть плавающих морских ветряных электростанций. Так что же их сдерживает?
Плавающий ветер с берега
Все бары с горсткой существующих ветряных турбин 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 последние проекты, в том числе Хайвинд у берегов Шотландии и Поплавок от Португалии покажи, что можно строить плавающие ветряные турбины. Одна турбина мощностью 4,000 мегаватт - как те, что используются на ферме Hywind - может генерировать достаточно электроэнергии для питания XNUMX домов в Великобритании.
Но для обеспечения эквивалентной бытовой электроэнергии для населения всего мира 9 млрд. По 2050 потребовалось бы что-то вроде полумиллиона морских ветряных турбин - увеличение в 100 раз по сравнению с текущим числом - плюс дополнительная мощность для обеспечения электроэнергией для будущего спроса на энергию.
К сожалению, хотя плавучие ветряные электростанции технически возможны, они не являются экономически жизнеспособными. Делать что-нибудь в оффшоре дорогим, 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.
Все же плавучие ветряные электростанции, которые все еще находятся на заре своей разработки и технологии, еще дороже, Принимая во внимание, что цена за доставку энергии ветра в открытом море в 2019 году варьировалась от 36 до 45 фунтов стерлингов за МВтч электроэнергии, цены на текущие аукционы по плавающему ветру более чем в два раза больше.
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, а 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.
Две из пяти турбин использовались в первой в мире плавучей ветряной электростанции Hywind Scotland. Terje Aase / Shutterstock
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 1,000 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.
Регулярные инспекции морских ветряных электростанций людьми были бы нецелесообразны для огромных событий, 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 - который использует данные, чтобы научить компьютеры принимать решения самостоятельно - может быть использован для того, чтобы сообщить 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 Сочетание физики с машинным обучением позволяет делать надежные прогнозы с меньшим количеством данных, что полезно на расстоянии от берега, где сбор данных может быть затруднен.
Как правительство Великобритании начинает запрос в виде технологических инноваций, которые могут бороться с изменением климата, оффшорный ветер является первым портом захода. Благодаря инвестициям в технологии будущего, плавучие ветряные электростанции могут помочь в расширении возможностей возобновляемой энергии в стране и мире.
Сьюзан Гурвенец, Королевская академия инженерных наук, кафедра новейших технологий - интеллектуальная и устойчивая океаническая инженерия, Университет Саутгемптона
Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
Книги по этой теме
Просадка: самый всеобъемлющий план, когда-либо предлагаемый для обратного глобального потепления
Пол Хокен и Том Стейер
Перед лицом широко распространенного страха и апатии международная коалиция исследователей, специалистов и ученых объединилась, чтобы предложить ряд реалистичных и смелых решений проблемы изменения климата. Здесь описаны сто методов и практик, некоторые из них хорошо известны; некоторые, о которых вы, возможно, никогда не слышали. Они варьируются от чистой энергии до обучения девочек в странах с низким уровнем дохода и практики землепользования, которая выбрасывает углерод из воздуха. Решения существуют, являются экономически жизнеспособными, и сообщества во всем мире в настоящее время принимают их с умением и решительностью. Доступно на Amazon
Проектирование климатических решений: руководство по политике для низкоуглеродной энергетики
Хэл Харви, Робби Орвис, Джеффри Риссман
Поскольку последствия изменения климата уже сказываются на нас, необходимость сокращения глобальных выбросов парниковых газов является не менее чем насущной. Это непростая задача, но технологии и стратегии для ее решения существуют сегодня. Небольшой набор энергетических политик, хорошо продуманных и реализованных, может направить нас на путь к низкоуглеродному будущему. Энергетические системы большие и сложные, поэтому энергетическая политика должна быть целенаправленной и рентабельной. Универсальные подходы просто не помогут. Директивным органам нужен четкий и всеобъемлющий ресурс, в котором излагается энергетическая политика, которая окажет наибольшее влияние на наше климатическое будущее, и описывается, как ее правильно разрабатывать. Доступно на Amazon
Это меняет все: Капитализм против Климатологической
Наоми Кляйн
In Это изменяет все Наоми Кляйн утверждает, что изменение климата - это не просто еще одна проблема, которую нужно аккуратно поставить между налогами и здравоохранением. Это тревога, которая призывает нас к налаживанию экономической системы, которая уже во многих отношениях подводит нас. Кляйн тщательно выверяет аргументы в пользу того, что массовое сокращение выбросов парниковых газов - это наш лучший шанс одновременно сократить неравенство, изменить наши разрушенные демократии и восстановить разрушенную местную экономику. Она разоблачает идеологическое отчаяние отрицателей изменения климата, мессианские заблуждения потенциальных геоинженеров и трагический пораженчество слишком многих основных зеленых инициатив. И она наглядно демонстрирует, почему рынок не смог - и не может - исправить климатический кризис, а вместо этого усугубит ситуацию, применяя все более экстремальные и экологически разрушительные методы добычи, сопровождаемые безудержным капитализмом бедствий. Доступно на Amazon
От издателя:
Покупки на Amazon идут, чтобы покрыть стоимость привлечения вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, и ClimateImpactNews.com бесплатно и без рекламодателей, которые отслеживают ваши привычки просмотра. Даже если вы нажмете на ссылку, но не купите эти выбранные продукты, все остальное, что вы купите в этом же посещении Amazon, платит нам небольшую комиссию. Никаких дополнительных затрат для вас нет, поэтому, пожалуйста, внесите свой вклад. Вы также можете воспользоваться этой ссылкой использовать в Amazon в любое время, чтобы вы могли помочь поддержать наши усилия.
