Od 2010 roku na całym świecie odnotowuje się stały wzrost energetyki wiatrowej, przy wzroście ilości energii generowanej przez wiatr na morzu o prawie 30% każdego roku. Kraje na całym świecie muszą szybko zwiększyć dostawy energii odnawialnej, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu i szybko zmniejszyć emisje. Pomimo tej pilności morska energia wiatrowa dostarcza obecnie mniej niż 1% światowej podaży energii elektrycznej.
Wiele z najlepszych lokalizacji na płytkich wodach pod budowę farm wiatrowych jest w trakcie opracowywania. Jednak potencjał morskiej energetyki wiatrowej nadal pozostaje w dużej mierze niewykorzystany, zgodnie z poniższym wykresem światowej mocy zainstalowanej.
Lądowa a morska moc wiatrowa
Legenda: wiatr morski = jasnoszary, a wiatr przybrzeżny = ciemnoszary. Irena, Autor pod warunkiem
Powodem tego niewykorzystanego potencjału jest to 80% wiatru wieje nieprzerwanie dalej od brzegu - w wodzie głębszej niż 60 metrów, gdzie turbiny osadzone w dnie morskim są trudne do zbudowania.
Rozwiązaniem mogą być pływające farmy wiatrowe na morzu. Więc co ich powstrzymuje?
Pływający wiatr morski
Wszystkie z wyjątkiem kilku istniejących morskich turbin wiatrowych są przymocowane do dna morskiego za pomocą stałego fundamentu - głównie dużego stalowego palu rurowego, który przechodzi do masztu turbiny nad dnem morskim. Te tak zwane turbiny o stałym dnie są ograniczone do głębokości wody 50 lub 60 metrów.
Ale ostatnie projekty, w tym Hywind u wybrzeży Szkocji i Pływak wiatrowy u wybrzeży Portugalii pokaż, że można budować pływające turbiny wiatrowe. Pojedyncza turbina o mocy sześciu megawatów - taka jak te używane na farmie Hywind - może wytworzyć wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby zasilić 4,000 domów w Wielkiej Brytanii.
Ale aby zapewnić równoważną energię elektryczną dla gospodarstw domowych na całym świecie 9 miliard przez 2050 wymagałoby około pół miliona morskich turbin wiatrowych - 100-krotny wzrost w stosunku do obecnej liczby - oraz dodatkowej zdolności do dostarczania energii elektrycznej na potrzeby przyszłego zapotrzebowania na energię.
Niestety, chociaż pływające farmy wiatrowe są technicznie wykonalne, nie są one opłacalne ekonomicznie. Robienie czegokolwiek na morzu jest drogi. Aby zbudować nieruchomą farmę wiatrową o mocy jednego gigawata, koszt wykonania niezbędnych badań na miejscu wynosi około 15 milionów funtów. Zainstalowanie i uruchomienie farmy kosztowałoby około 650 milionów funtów, podczas gdy bieżące koszty eksploatacji i konserwacji wyniosłyby około 75 milionów funtów rocznie. Pod koniec okresu eksploatacji, który może trwać około 25 lat, potrzeba kolejnych 300 milionów funtów na likwidację.
Jednak pływające farmy wiatrowe, które wciąż znajdują się w początkowej fazie projektu i technologii, są jeszcze droższe. Podczas gdy cena dostawy morskiej energii wiatrowej w 2019 r. Wahała się od 36 do 45 GBP za MWh energii elektrycznej, obecne aukcje pływającego wiatru są wyceniane ponad dwukrotnie więcej.
Struktury offshore są również bardzo duże. Sześciomegawatowe turbiny Hywind mają 154 metry średnicy - każda łopatka ma taką samą długość jak rozpiętość skrzydeł samolotu A380. Turbina Siemens Gamesa o mocy 10 megawatów ma średnicę wirnika 193 metry, a turbina referencyjna 15 megawatów amerykańskiego Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej ma średnicę 240 metrów. Budowa, instalacja, obsługa, monitorowanie, konserwacja i likwidacja infrastruktury o takiej skali w oceanie nie jest zadaniem trywialnym.
Dwie z pięciu turbin używanych w pierwszej na świecie pływającej farmie wiatrowej, Hywind Scotland. Terje Aase / Shutterstock
Podczas gdy firmy energetyczne często budują daleko na morzu, pojedyncza pływająca turbina wiatrowa wytwarza o wiele mniej energii niż pojedyncza morska platforma naftowa lub gazowa. W okresie eksploatacji, w zależności od wielkości obu konstrukcji, może wynosić 1,000 razy mniej. Tak więc potrzeba znacznie więcej infrastruktury, aby uzyskać taki sam uzysk energii ze źródeł odnawialnych. Umieszczenie morskiej turbiny wiatrowej na morzu i utrzymanie jej na morzu musi stać się dużo tańsze, aby dorównać kosztom produkcji energii z ropy naftowej lub gazu na morzu.
Wiele można się nauczyć z tradycyjnej inżynierii morskiej, aby pomóc w przejściu na energię odnawialną. Jednak niezbędnych redukcji kosztów nie można osiągnąć, robiąc więcej tego samego lub zwiększając wydajność istniejących metod i technologii.
Rozwiązania techniczne
Dlatego prawdopodobnie potrzeba nowych technologii, aby pływające farmy wiatrowe były opłacalne. Na przykład użycie robotów i innych autonomicznych technologii do kontrolowania działań inżynieryjnych na morzu - od badania dna morskiego po eksploatację, inspekcję i konserwację pływającej turbiny wiatrowej - może zmniejszyć ryzyko dla pracowników i zapewnić skuteczniejszą kontrolę tych złożonych systemów.
Rutynowe inspekcje morskich farm wiatrowych przez ludzi byłyby niepraktyczne w przypadku ogromnych inwestycji budowanych obecnie, a na pewno w przypadku tych planowanych w przyszłości. Inteligentne czujniki wbudowane we wszystkie części pływającej farmy wiatrowej mogą na bieżąco oceniać, jak radzi sobie konstrukcja.
Nauczanie maszynowe - który wykorzystuje dane do nauki samodzielnego podejmowania decyzji przez komputery - może posłużyć do wskazania nam najbardziej efektywnej kotwicy podczas projektowania lub czy lina cumownicza może być zagrożona awarią podczas eksploatacji.
Już teraz uczenie maszynowe może wykorzystywać dane pogodowe do kontrolowania położenia łopatek turbin, maksymalizowania ilości generowanej przez nie energii lub zapobiegania uszkodzeniom podczas silnych wiatrów lub burz. Nowe metody Połączenie fizyki z uczeniem maszynowym może zapewnić wiarygodne prognozy przy mniejszej ilości danych, co jest przydatne na morzu, gdzie gromadzenie danych może być trudne.
Ponieważ rząd Wielkiej Brytanii rozpoczyna zapytanie jeśli chodzi o innowacje technologiczne, które mogłyby przeciwdziałać zmianom klimatycznym, morska energia wiatrowa jest pierwszym miejscem, do którego należy się zwrócić. Dzięki inwestycjom w technologię przyszłości pływające farmy wiatrowe mogą pomóc zwiększyć krajową i światową zdolność do pozyskiwania energii odnawialnej.
Zuzanna Gourvenec, Katedra Royal Academy of Engineering w Emerging Technologies - Intelligent & Resilient Ocean Engineering, University of Southampton
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Powiązane książki
Awaria: najbardziej kompleksowy plan, jaki kiedykolwiek zaproponowano, aby odwrócić globalne ocieplenie
autorstwa Paula Hawkena i Toma Steyera
W obliczu powszechnego strachu i apatii międzynarodowa koalicja naukowców, profesjonalistów i naukowców połączyła się, aby zaoferować zestaw realistycznych i odważnych rozwiązań w zakresie zmian klimatu. Opisano tutaj sto technik i praktyk - niektóre są dobrze znane; niektóre, o których być może nigdy nie słyszałeś. Obejmują one od czystej energii po edukację dziewcząt w krajach o niższych dochodach po praktyki użytkowania gruntów, które wyciągają węgiel z powietrza. Rozwiązania istnieją, są ekonomicznie opłacalne, a społeczności na całym świecie obecnie wdrażają je z umiejętnościami i determinacją. Dostępne na Amazon
Projektowanie rozwiązań klimatycznych: Przewodnik polityczny dotyczący energii niskoemisyjnej
przez Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Ponieważ skutki zmiany klimatu już dotykają nas, potrzeba ograniczenia globalnych emisji gazów cieplarnianych jest pilna. To trudne wyzwanie, ale technologie i strategie pozwalające mu sprostać istnieją już dzisiaj. Niewielki zestaw polityk energetycznych, dobrze zaprojektowanych i wdrożonych, może skierować nas na ścieżkę do przyszłości niskoemisyjnej. Systemy energetyczne są duże i złożone, dlatego polityka energetyczna musi być ukierunkowana i opłacalna. Podejście uniwersalne po prostu nie spełni swojego zadania. Decydenci potrzebują jasnych, kompleksowych zasobów, które nakreślą polityki energetyczne, które będą miały największy wpływ na naszą przyszłość klimatyczną, oraz opisują, jak dobrze zaprojektować te polityki. Dostępne na Amazon
To zmienia wszystko: kapitalizm kontra klimat
autor: Naomi Klein
In To wszystko zmienia Naomi Klein twierdzi, że zmiany klimatu to nie tylko kolejna kwestia, którą należy starannie uporządkować między podatkami a opieką zdrowotną. Jest to alarm, który wzywa nas do naprawienia systemu gospodarczego, który już pod wieloma względami zawodzi. Klein skrupulatnie opowiada się za tym, jak ogromne zmniejszenie naszej emisji gazów cieplarnianych jest naszą najlepszą szansą na jednoczesne zmniejszenie rozbieżnych nierówności, ponowne wyobrażenie sobie naszych złamanych demokracji i odbudowę wypatroszonych lokalnych gospodarek. Obnaża ideologiczną desperację negacjonistów zmian klimatu, mesjanistyczne złudzenia niedoszłych geoinżynierów oraz tragiczny defetyzm zbyt wielu głównych inicjatyw ekologicznych. I dokładnie pokazuje, dlaczego rynek nie - i nie może - naprawić kryzysu klimatycznego, ale pogorszy sytuację, wprowadzając coraz bardziej ekstremalne i niszczące ekologicznie metody wydobycia, któremu towarzyszy szalony kapitalizm katastroficzny. Dostępne na Amazon
Od wydawcy:
Zakupy na Amazon iść na pokrycie kosztów przynoszą InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, i ClimateImpactNews.com bez kosztów i bez reklamodawców śledzących twoje nawyki przeglądania. Nawet jeśli klikniesz link, ale nie kupisz tych wybranych produktów, wszystko, co kupisz podczas tej samej wizyty w Amazon, płaci nam niewielką prowizję. Nie ponosisz żadnych dodatkowych kosztów, więc proszę przyczynić się do wysiłku. Możesz też skorzystaj z tego linku do korzystania z Amazon w dowolnym momencie, aby pomóc wesprzeć nasze wysiłki.
