Pływające turbiny wiatrowe otwierają ogromne nowe szlaki oceaniczne dla energii odnawialnej

Na wzburzonych wodach Morza Północnego, 15 mil od wybrzeża Aberdeenshire w Szkocji, pięć pływających na morzu turbin wiatrowych rozciąga się na wysokość 574 metrów nad powierzchnią wody. Pierwsza na świecie pływająca farma wiatrowa, obiekt o mocy 175 megawatów prowadzony przez norweską firmę Equinor, działa dopiero od 30 roku, ale już pobite rekordy w Wielkiej Brytanii do produkcji energii.

Podczas gdy większość morskich turbin wiatrowych jest zakotwiczona do dna oceanu na stałych fundamentach, ograniczając je do głębokości około 165 stóp, pływające turbiny są przywiązane do dna morskiego za pomocą lin cumowniczych. Te ogromne konstrukcje są montowane na lądzie i wyciągane na morze przez łodzie.

Możliwość instalowania turbin na głębszych wodach, gdzie wiatry są zwykle silniejsze, otwiera ogromne ilości oceanu do generowania odnawialnej energii wiatrowej: blisko 80% potencjalnej morskiej energii wiatrowej znajduje się na głębszych wodach. Ponadto umieszczenie pływających turbin znacznie dalej od wybrzeża pomaga uniknąć konfliktów z osobami, które sprzeciwiają się ich wpływ na widoki przybrzeżne.

Pływający wiatr na morzu jest wciąż w początkowej fazie: tylko około Megawaty 80 w sumie około Gigawatty 32 (0.25%) zainstalowanej mocy wiatrowej na morzu jest pływająca. Jednak niektórzy eksperci twierdzą, że stosunkowo nowa technologia może stać się ważną częścią miksu odnawialnych źródeł energii, jeśli pokona przeszkody, w tym koszty, projekt i sprzeciw ze strony przemysł rybny.

Stany Zjednoczone tradycyjnie pozostają w tyle za Europą, jeśli chodzi o morską energetykę wiatrową, ale to może się zmienić. Joe Biden obiecał zbudować ponad 30 GW morskiej energii wiatrowej do 2030 r. Departament Energii twierdzi, że zainwestował ponad 100 milionów dolarów w badaniu i rozwijaniu technologii pływających morskich wiatrów w celu zdobycia pozycji lidera w sektorze.

Chociaż niezawodne wiatry i stosunkowo płytkie wody wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych sprawiły, że jest to preferowany cel projektów morskich projektów wiatrowych, takich jak niedawno zatwierdzony wielkoskalowa winnica Wiatr u wybrzeży Martha's Vineyard, na zachodnim wybrzeżu wody są w większości zbyt głębokie dla turbin stacjonarnych. To tutaj zwolennicy mają nadzieję, że unoszący się wiatr wystartuje.

W maju administracja Bidena i gubernator Kalifornii Gavin Newsom ogłosili plan sprowadzenia pływającego morskiego wiatru do Kalifornii. Oni mają zidentyfikowane dwa miejsca: obszar o powierzchni prawie 400 mil kwadratowych na północny zachód od zatoki Morro, na którym może znajdować się 380 pływających turbin wiatrowych, a drugi dalej na północ od zatoki Humboldt. Razem te projekty mogą dostarczyć do sieci do 4.6 GW czystej energii, co wystarczy do zasilenia 1.6 mln domów.

„[Ogłoszenie] było prawdziwym przełomem” – powiedział Adam Stern, dyrektor wykonawczy stowarzyszenia handlowego Offshore Wind California. „W czasach, gdy skutki zmian klimatu są widoczne w Kalifornii każdego dnia, w postaci pożarów i suszy”, powiedział, „morski wiatr może zapewnić czystą i niezawodną energię elektryczną milionom mieszkańców Kalifornii”.

Połączenia Szacunki Międzynarodowej Agencji Energetycznej że aby świat pozostał na ścieżce do neutralności węglowej do 2050 r., musi co roku w latach 390-80 dodawać 2030 GW energii wiatrowej (z czego 2050 GW pochodziłoby z offshore).

To duży skok w porównaniu z obecnymi liczbami, zwłaszcza dla branży morskiej energetyki wiatrowej, która zainstalowała nieco ponad 6 GW nowej mocy w 2020 r. Jednak energia wiatrowa rośnie wraz ze spadkiem kosztów, a kraje chcą odejść od paliw kopalnych, aby osiągnąć cele klimatyczne.

Nie jest jasne, ile będzie brane pod uwagę unoszący się wiatr. Kraje, w tym Norwegia, Portugalia, Korea Południowa i Japonia instalują lub planują pływające projekty wiatrowe, z ponad 26 GW szacowanej zdolności produkcyjnej, według jednego z szacunków.

„Bez wątpienia wiatr jest dużą częścią rozwiązania prowadzącego do zera”, powiedział Michael Webber, ekspert ds. Energii i profesor inżynierii na University of Texas w Austin. Uważa jednak, że rozwój pływającego wiatru prawdopodobnie zajmie trochę czasu, przewidując, że wiatr lądowy i wiatr przybrzeżny ze stałym dnem będą dominować przez następną dekadę.

Z pewnością pozostają duże przeszkody. Koszt jest znaczący. Koszty wytwarzania pływającej morskiej energii wiatrowej są około dwukrotnie wyższe niż koszty stacjonarnej morskiej energii wiatrowej, chociaż oczekuje się, że spadną wraz z postępem technologicznym i poprawą łańcuchów dostaw. Szacunki organu badawczego Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) sugerują, że projekty turbin pływających mogą: osiągnąć parytet kosztów z ich odpowiednikami ze stałym dnem około 2030 roku.

Jedną ze zmarszczek jest liczba projektów kotwiczenia pływających turbin, co zdaniem niektórych ekspertów utrudni obniżenie kosztów.

Istnieją trzy główne projekty. Spar-boja – konstrukcja pływających turbin Hywind w Szkocji – ma długą, obciążoną rurę cylindryczną, która wystaje z turbiny i pod powierzchnię oceanu, aby ją zrównoważyć. Platformy półzanurzalne, które są najczęstsze w przypadku zainstalowanych i planowanych projektów, są modułowe i składają się z pływających konstrukcji cylindrycznych zabezpieczonych linami cumowniczymi. Konstrukcja noga napinana ma mniejszą platformę zakotwiczoną do dna morskiego za pomocą napiętych lin cumowniczych.

„Straciłem rachubę, ile konceptów faktycznie istnieje” – powiedział Po Wen Cheng, szef energetyki wiatrowej na Uniwersytecie w Stuttgarcie w Niemczech. „Ford nie sprawił, że samochód był przystępny dla dużych mas, tworząc 30 różnych typów samochodów – po prostu wyprodukowali Model T. Jeśli naprawdę chcemy obniżyć koszty, nie możemy tolerować tak wielu różnych koncepcji” – powiedział.

Przeczytaj całą historię tutaj…