Από το 2010, η αιολική ενέργεια σημειώνει σταθερή ανάπτυξη παγκοσμίως, με την ποσότητα ενέργειας που παράγεται από τον υπεράκτιο άνεμο να αυξάνεται κατά σχεδόν 30% κάθε χρόνο. Οι χώρες σε όλο τον κόσμο πρέπει να αυξήσουν γρήγορα τον εφοδιασμό με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για να καλύψουν την αυξανόμενη ζήτηση και να μειώσουν γρήγορα τις εκπομπές. Παρά την επείγουσα ανάγκη, η υπεράκτια αιολική ενέργεια παρέχει σήμερα λιγότερο από το 1% της παγκόσμιας παροχής ηλεκτρικής ενέργειας.
Πολλές από τις πρώτες θέσεις ρηχών υδάτων για την κατασκευή αιολικών πάρκων αναπτύσσονται. Αλλά το δυναμικό του υπεράκτιου ανέμου παραμένει σε μεγάλο βαθμό ανεκμετάλλευτο, σύμφωνα με το γράφημα της παγκόσμιας εγκατεστημένης ισχύος παρακάτω.
Χερσαία vs υπεράκτια αιολική ικανότητα
Κλειδί: υπεράκτιος άνεμος = ανοιχτό γκρι, και χερσαίος άνεμος = σκούρο γκρι. ΙΡΕΝΑ, Συγγραφέας παρέχεται
Ο λόγος για αυτό το ανεκμετάλλευτο δυναμικό είναι ότι 80% του ανέμου φυσάει αδιάκοπα πιο μακριά - σε νερό βαθύτερο από 60 μέτρα, όπου οι τουρμπίνες που είναι ενσωματωμένες στον πυθμένα της θάλασσας είναι δύσκολο να κατασκευαστούν.
Η λύση θα μπορούσε να είναι πλωτά υπεράκτια αιολικά πάρκα. Τι είναι λοιπόν αυτό που τους εμποδίζει;
Πλωτός υπεράκτιος άνεμος
Όλες οι μπάρες μια χούφτα υφιστάμενων υπεράκτιων ανεμογεννητριών συνδέονται στον βυθό με ένα σταθερό θεμέλιο - κυρίως ένα μεγάλο σωληνωτό σωλήνα από χάλυβα που μεταβαίνει στον ιστό τουρμπίνας πάνω από τον βυθό. Αυτές οι λεγόμενες τουρμπίνες σταθερού πυθμένα περιορίζονται σε βάθη νερού 50 ή 60 μέτρων.
Αλλά πρόσφατα έργα, συμπεριλαμβανομένων Hywind στα ανοικτά των ακτών της Σκωτίας και Ανεμοπλάνο εκτός Πορτογαλίας, δείξτε ότι είναι δυνατή η κατασκευή πλωτών ανεμογεννητριών. Ένας μόνο στρόβιλος έξι μεγαβάτ - όπως αυτοί που χρησιμοποιούνται στο αγρόκτημα Hywind - μπορεί να παράγει αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για να τροφοδοτήσει 4,000 σπίτια στο Ηνωμένο Βασίλειο.
Αλλά για την παροχή ισοδύναμης οικιακής ηλεκτρικής ενέργειας για έναν παγκόσμιο πληθυσμό 9 δισεκατομμύρια από το 2050 θα απαιτούσε περίπου μισό εκατομμύριο υπεράκτιες ανεμογεννήτριες-αύξηση 100 φορές σε σχέση με τον τρέχοντα αριθμό-συν την επιπλέον ικανότητα παροχής ηλεκτρικής ενέργειας για μελλοντική ενεργειακή ζήτηση.
Δυστυχώς, ενώ τα πλωτά αιολικά πάρκα είναι τεχνικά εφικτά, δεν είναι οικονομικά βιώσιμα. Το να κάνεις οτιδήποτε offshore είναι ακριβά. Για την κατασκευή ενός αιολικού πάρκου σταθερού πυθμένα ενός γιγαβάτ, το κόστος ολοκλήρωσης της απαραίτητης έρευνας τοποθεσίας ανέρχεται σε 15 εκατομμύρια λίρες Αγγλίας. Η εγκατάσταση και η θέση σε λειτουργία του αγροκτήματος θα είναι περίπου 650 εκατομμύρια λίρες, ενώ το τρέχον κόστος λειτουργίας και συντήρησης θα είναι περίπου 75 εκατομμύρια λίρες ετησίως. Στο τέλος της ζωής του, που μπορεί να είναι περίπου 25 χρόνια, υπάρχουν άλλα 300 εκατομμύρια λίρες απαραίτητες για τον παροπλισμό.
Ωστόσο, τα πλωτά αιολικά πάρκα, τα οποία βρίσκονται ακόμη στις πρώτες μέρες του σχεδιασμού και της τεχνολογίας τους, είναι ακόμη πιο ακριβά. Ενώ η τιμή για την παράδοση υπεράκτιας αιολικής ενέργειας το 2019 κυμάνθηκε μεταξύ £ 36 και £ 45 ανά MWh ηλεκτρικής ενέργειας, οι τρέχουσες δημοπρασίες για πλωτό άνεμο τιμολογούνται διπλάσιο από αυτό το ποσό.
Οι υπεράκτιες δομές είναι επίσης πολύ μεγάλες. Οι ανεμογεννήτριες Hywind έξι μεγαβάτ έχουν διάμετρο 154 μέτρα - κάθε λεπίδα έχει το ίδιο μήκος με ένα άνοιγμα φτερών αεροπλάνου A380. Ο στρόβιλος Siemens Gamesa 10 megawatt έχει διάμετρο ρότορα 193 μέτρα, ενώ ο τουρμπίνας αναφοράς 15 megawatt του Εθνικού Εργαστηρίου Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας των ΗΠΑ έχει διάμετρο 240 μέτρα. Η κατασκευή, εγκατάσταση, λειτουργία, παρακολούθηση, συντήρηση και παροπλισμός υποδομών αυτής της κλίμακας, στον ωκεανό, δεν είναι ασήμαντο έργο.
Δύο από τις πέντε τουρμπίνες που χρησιμοποιήθηκαν στο πρώτο πλωτό αιολικό πάρκο στον κόσμο, το Hywind Scotland. Terje Aase/Shutterstock
Ενώ οι ενεργειακές εταιρείες συχνά χτίζουν πολύ μακριά στη θάλασσα, μια πλωτή ανεμογεννήτρια παράγει πολύ λιγότερη ενέργεια από μια υπεράκτια εξέδρα πετρελαίου ή φυσικού αερίου. Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του, ανάλογα με το μέγεθος και των δύο δομών, θα μπορούσε να είναι στην περιοχή των 1,000 φορές λιγότερο. Έτσι, απαιτείται πολύ περισσότερη υποδομή για την ίδια απόδοση ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Η τοποθέτηση μιας υπεράκτιας ανεμογεννήτριας στη θάλασσα και η διατήρησή της εκεί πρέπει να γίνει πολύ φθηνότερη για να αντισταθμίσει το κόστος παραγωγής ενέργειας από υπεράκτιες πετρελαίου ή φυσικού αερίου.
Από την παραδοσιακή υπεράκτια μηχανική μπορούν να μάθουν πολλά για να βοηθήσουν στη μετάβαση σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Όμως, οι αναγκαίες μειώσεις κόστους δεν μπορούν να επιτευχθούν με το ίδιο ή με την αύξηση της αποτελεσματικότητας των υφιστάμενων μεθόδων και τεχνολογιών.
Τεχνικές λύσεις
Γι 'αυτό πιθανότατα θα χρειαστούν νέες τεχνολογίες για να καταστούν τα πλωτά αιολικά πάρκα οικονομικά αποδοτικά. Για παράδειγμα, η χρήση ρομπότ και άλλης αυτόνομης τεχνολογίας για τον έλεγχο υπεράκτιων μηχανικών δραστηριοτήτων - από τη διερεύνηση του βυθού έως τη λειτουργία, την επιθεώρηση και τη συντήρηση μιας πλωτής ανεμογεννήτριας - θα μπορούσε να μειώσει τον κίνδυνο για τους εργαζόμενους και να δώσει αποτελεσματικότερο έλεγχο αυτών των πολύπλοκων συστημάτων.
Οι τακτικές επιθεωρήσεις υπεράκτιων αιολικών πάρκων από ανθρώπους δεν θα ήταν πρακτικές για τις τεράστιες εξελίξεις που χτίζονται σήμερα, και σίγουρα για εκείνες που προγραμματίζονται στο μέλλον. Έξυπνοι αισθητήρες ενσωματωμένοι σε όλα τα μέρη ενός πλωτού αιολικού πάρκου μπορούν να αξιολογούν συνεχώς την πορεία της δομής.
Εκμάθηση μηχανών - που χρησιμοποιεί δεδομένα για να διδάξει τους υπολογιστές να λαμβάνουν αποφάσεις μόνοι τους - θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να μας πει την πιο αποτελεσματική άγκυρα κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού ή εάν μια γραμμή πρόσδεσης ενδέχεται να κινδυνεύει να αποτύχει κατά τη λειτουργία.
Δη, η μηχανική μάθηση μπορεί να χρησιμοποιήσει δεδομένα καιρού για να ελέγξει τις θέσεις των πτερυγίων τουρμπίνας, για να μεγιστοποιήσει την ενέργεια που παράγουν ή για να αποτρέψει ζημιές σε ισχυρούς ανέμους ή καταιγίδες. Νέες μέθοδοι ο συνδυασμός της φυσικής με τη μηχανική μάθηση μπορεί να κάνει αξιόπιστες προβλέψεις με λιγότερα δεδομένα, κάτι που είναι χρήσιμο στην υπεράκτια περιοχή όπου τα δεδομένα είναι δύσκολο να συλλεχθούν.
Καθώς η βρετανική κυβέρνηση ξεκινά ένα έρευνα στο είδος των τεχνολογικών καινοτομιών που θα μπορούσαν να αντιμετωπίσουν την κλιματική αλλαγή, ο υπεράκτιος άνεμος είναι το πρώτο λιμάνι. Με την επένδυση στην τεχνολογία του μέλλοντος, τα πλωτά αιολικά πάρκα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην υπερφόρτιση της χωρητικότητας της χώρας και του κόσμου, από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.
Σούζαν Γκουρβενέκ, Royal Academy of Engineering President in Emerging Technologies - Intelligent & Resilient Ocean Engineering, Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
Σχετικά βιβλία
Ανάλυση: Το πιο περιεκτικό σχέδιο που έχει προταθεί ποτέ για την αντιστροφή της υπερθέρμανσης του πλανήτη
των Paul Hawken και Tom Steyer
Αντιμέτωποι με τον εκτεταμένο φόβο και την απάθεια, ένας διεθνής συνασπισμός ερευνητών, επαγγελματιών και επιστημόνων συγκεντρώθηκε για να προσφέρει ένα σύνολο ρεαλιστικών και τολμηρών λύσεων για την κλιματική αλλαγή. Εκατό τεχνικές και πρακτικές περιγράφονται εδώ - μερικές είναι γνωστές. μερικοί που ίσως δεν έχετε ακούσει ποτέ. Κυμαίνονται από την καθαρή ενέργεια έως την εκπαίδευση κοριτσιών σε χώρες χαμηλού εισοδήματος έως τις πρακτικές χρήσης γης που τραβούν τον άνθρακα από τον αέρα. Οι λύσεις υπάρχουν, είναι οικονομικά βιώσιμες και οι κοινότητες σε όλο τον κόσμο τις εφαρμόζουν με δεξιότητα και αποφασιστικότητα. Διαθέσιμο στο Amazon
Σχεδιασμός κλιματικών λύσεων: Ένας οδηγός πολιτικής για ενέργεια χαμηλών εκπομπών άνθρακα
των Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Με τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής ήδη σε εμάς, η ανάγκη μείωσης των παγκόσμιων εκπομπών αερίων θερμοκηπίου δεν είναι τίποτα λιγότερο από επείγουσα. Είναι μια τρομακτική πρόκληση, αλλά οι τεχνολογίες και οι στρατηγικές για την αντιμετώπισή της υπάρχουν σήμερα. Ένα μικρό σύνολο ενεργειακών πολιτικών, σχεδιασμένων και εφαρμοσμένων καλά, μπορεί να μας οδηγήσει στο δρόμο για ένα μέλλον χαμηλών εκπομπών άνθρακα. Τα ενεργειακά συστήματα είναι μεγάλα και περίπλοκα, επομένως η ενεργειακή πολιτική πρέπει να είναι εστιασμένη και οικονομικά αποδοτική. Οι προσεγγίσεις ενός μεγέθους για όλους δεν θα κάνουν τη δουλειά. Οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής χρειάζονται έναν σαφή, περιεκτικό πόρο που περιγράφει τις ενεργειακές πολιτικές που θα έχουν τη μεγαλύτερη επίδραση στο μέλλον μας για το κλίμα, και περιγράφει πώς να σχεδιάσουμε αυτές τις πολιτικές καλά. Διαθέσιμο στο Amazon
Αυτό αλλάζει τα πάντα: Ο καπιταλισμός εναντίον του κλίματος
από τη Naomi Klein
In Αυτό αλλάζει τα πάντα Η Naomi Klein υποστηρίζει ότι η κλιματική αλλαγή δεν είναι απλώς ένα άλλο ζήτημα που πρέπει να αρχειοθετηθεί μεταξύ των φόρων και της υγειονομικής περίθαλψης. Είναι ένας συναγερμός που μας καλεί να διορθώσουμε ένα οικονομικό σύστημα που μας ήδη αποτυγχάνει με πολλούς τρόπους. Η Klein αναπτύσσει σχολαστικά την υπόθεση για το πώς η μαζική μείωση των εκπομπών θερμοκηπίου μας είναι η καλύτερη ευκαιρία για ταυτόχρονη μείωση των ανισοτήτων που εκκρεμούν, εκ νέου φαντασία των σπασμένων δημοκρατιών μας και ανοικοδόμηση των τοπικών μας οικονομιών. Εκθέτει την ιδεολογική απελπισία των αρνητών της κλιματικής αλλαγής, τις μεσσιανικές αυταπάτες των επίδοξων γεωμηχανικών και τον τραγικό ήττη πάρα πολλών κύριων πράσινων πρωτοβουλιών. Και δείχνει ακριβώς γιατί η αγορά δεν - και δεν μπορεί - να διορθώσει την κλιματική κρίση, αλλά αντίθετα θα επιδεινώσει τα πράγματα, με ολοένα και πιο ακραίες και οικολογικά επιβλαβείς μεθόδους εξαγωγής, που συνοδεύονται από τον αχαλίνωτο καπιταλισμό καταστροφών. Διαθέσιμο στο Amazon
Από τον εκδότη:
Οι αγορές στο Amazon πηγαίνουν για να αντισταθμίσουν το κόστος μεταφοράς InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, και ClimateImpactNews.com χωρίς κόστος και χωρίς διαφημιστές που παρακολουθούν τις συνήθειες περιήγησής σας. Ακόμα κι αν κάνετε κλικ σε έναν σύνδεσμο αλλά δεν αγοράσετε αυτά τα επιλεγμένα προϊόντα, οτιδήποτε άλλο αγοράζετε στην ίδια επίσκεψη στο Amazon μας πληρώνει μια μικρή προμήθεια. Δεν υπάρχει επιπλέον κόστος για εσάς, οπότε συμβάλλετε στην προσπάθεια. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήστε αυτό το σύνδεσμο για χρήση στο Amazon ανά πάσα στιγμή, ώστε να μπορείτε να υποστηρίξετε τις προσπάθειές μας.
