Przemysł

Pływające platformy: obiecująca przyszłość morskiej energii odnawialnej?

Pływające platformy: obiecująca przyszłość morskiej energii odnawialnej?

Prototypowa pływająca turbina wiatrowa Windfloat w Agucadorze, Portugalia [źródło: Wikimedia Commons]

Coraz częściej, jak donosi Trevor English w programie Interesting Engineering, firmy zajmujące się energią słoneczną, takie jak japońska firma Kyocera, budują nowe elektrownie słoneczne na pływających platformach rozmieszczonych na jeziorach i zbiornikach wodnych. Kyocera ma już trzy z nich uruchomione i przygotowuje nowy mega projekt do rozmieszczenia na zbiorniku wody pitnej za zaporą Yamakura, 32 kilometry na wschód od Tokio.

Jak wyjaśnia Trevor English, poza wytwarzaniem energii elektrycznej, pływająca energia słoneczna pomaga chłodzić panele, dzięki czemu są one bardziej wydajne, a także zacienia i chłodzi wodę, zapobiegając w ten sposób lub ograniczając rozprzestrzenianie się potencjalnie szkodliwego wzrostu glonów. Projekty te pomagają również spowolnić tempo parowania z wody, pomagając w ten sposób zachować poziom wody podczas coraz bardziej gorących lat.

Japończycy nie są jedynymi, którzy zaczęli rozmieszczać pływające baterie słoneczne. W 2014 roku Indie zbudowały 50 MW pływającej energii słonecznej o powierzchni 1,27 miliona metrów kwadratowych, a także rozpoczęły wdrażanie podobnych, mniejszych projektów na różnych kanałach w stanie Gujarat. Singapur również dołączył do tej gry.

Uzasadnienie tych projektów jest mniej więcej identyczne - brak miejsca na rozmieszczenie konwencjonalnych ziemskich energii słonecznych. Jednak zasada pływającej platformy nie ogranicza się do energii słonecznej. Rzeczywiście, światowy sektor energetyki wiatrowej od wielu lat wdraża pływające farmy wiatrowe, technologia nadaje się również do projektów związanych z energią morską, a istnieje wiele genialnych projektów hybrydowych `` pływających '' w różnych technologiach, takich jak wiatr i słoneczna.

Przed niedawnym pojawieniem się tych pływających projektów słonecznych, pływające platformy były w dużej mierze wykorzystywane do gromadzenia danych w celu obniżenia kosztów. Na przykład w 2014 r. Francuska firma Nass & Wind Offshore wdrożyła pływającą platformę o średnicy 12 metrów, zawierającą szereg instrumentów pomiarowych do gromadzenia danych o prędkości wiatru i stanie morza u wybrzeży Bretanii. Mniej więcej w tym samym czasie firma Mainstream Renewable Power wdrożyła pierwsze komercyjne pływające urządzenie do pomiaru wiatru LiDAR na Morzu Północnym na platformie badawczej Narec Offshore Anemometry and Research Platform, u wybrzeży Northumberland.

Pływający system zbierania danych FLS200, oparty na LiDAR, opracowany przez Eolos Solutions [Źródło obrazu: Eolos]

Pływające turbiny wiatrowe z pewnością nie są nowe, ale nadal są w powijakach, w dużej mierze ograniczone do różnych projektów demonstracyjnych. Pomysł istnieje od co najmniej 2006 roku, kiedy naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) i National Renewable Energy Laboratory (NREL) zaprojektowali taką turbinę ze stalowymi kablami mocującymi rogi platformy do dna morskiego. Japonia objęła inicjatywę w 2009 r., Realizując projekt demonstracyjny u wybrzeży Norwegii, a kolejny u wybrzeży Portugalii w 2011 r. Obecnie Japonia prowadzi trzy projekty pływających morskich farm wiatrowych, w tym pierwszą na świecie pływającą podstację. W przygotowaniu są kolejne projekty demonstracyjne.

Stany Zjednoczone kontynuują plany z planami opracowania przedkomercyjnego zestawu turbin pływających u zachodniego wybrzeża Pacyfiku. Trzy kraje europejskie najbardziej zaangażowane w pływającą morską energię wiatrową to Francja, Portugalia i Szkocja.

W czerwcu 2015 r. Energy Technology Institute (ETI) zidentyfikował pływającą morską energię wiatrową jako jedną z wiodących opcji technologicznych do dekarbonizacji brytyjskiego systemu energetycznego, zapewniając około 8-16 GW mocy wytwórczych na morzu.

Pływające morskie farmy wiatrowe mogą mieć szereg zalet, wykraczających poza ich konwencjonalnych kuzynów. Po pierwsze, każda farma wiatrowa rozmieszczona na głębszych wodach będzie poza zasięgiem wzroku z obszarów przybrzeżnych, zmniejszając w ten sposób sprzeciw wobec ich rozwoju. Będą również w stanie wykorzystać silniejsze wiatry dalej od morza - zwykle od 30 do 100 mil od brzegu - w ten sposób generując więcej energii. Jednak konwencjonalne projekty głębinowe są drogie, głównie ze względu na koszt fundamentów. Pływające platformy wiatrowe na morzu pozwolą tego uniknąć. Co więcej, zamiast budować je na miejscu, można je montować na lądzie i holować na morze, pomagając w ten sposób obniżyć koszty budowy, szczególnie w odniesieniu do wymagań dotyczących statków do instalacji ciężkich wind.

Morskie rynki wiatrowe, które w coraz większym stopniu przyglądają się platformie pływającej, obejmują Japonię, USA i szereg krajów europejskich, a także Wielką Brytanię. Potencjalnie pływający wiatr morski mógłby mieć szczególne zastosowanie na wybrzeżu Morza Śródziemnego i Atlantyku. Niestety, technologia jest wciąż w powijakach i dlatego nie została jeszcze w pełni zademonstrowana na dużą skalę. Obecnie na całym świecie realizowanych jest ponad trzydzieści projektów pływających morskich farm wiatrowych, ale tylko pięć z nich zostało zademonstrowanych w pełnej skali (powyżej 1 MW).

Podobnie jak w przypadku innych powstających technologii, ich pełny potencjał rozwoju musi być wspierany przez rząd. Jeśli tak się stanie, szereg prognoz dotyczących kosztów wskazuje, że pływający morski wiatr wiatrowy może osiągnąć równowartość kosztów z konwencjonalną morską energią wiatrową o stałym dnie w pewnym momencie lat 2020, przy ustalonym koszcie energii (LCOE) w wysokości 85-95 GBP na MWh dla dużych projektów na skalę komercyjną. Z czasem można by osiągnąć dalsze redukcje kosztów.

Inną technologią, która przyjęła podejście pływającej platformy, jest energia cieplna. Niedawno firma świadcząca usługi profesjonalne Bureau Veritas (BV) wydała Approval in Principle (AiP) dla nowej, czteropokładowej, czteropokładowej platformy pływającej o mocy 6,700 ton, zwanej Ocean Thermal Energy Converter (OTEC), która będzie w stanie wytwarzać energię z ciepła. w oceanie.

Technologia została opracowana przez Koreański Instytut Badawczy Statków i Inżynierii Oceanicznej (KRISO), chociaż zasada ta była dyskutowana przez wiele lat, po raz pierwszy poruszana w latach osiemdziesiątych XIX wieku. Przed pojawieniem się tego nowego koreańskiego projektu jedyne działające urządzenie OTEC było nadzorowane przez Uniwersytet Saga w Japonii. Według Pelca i Fujity (2000), do 88 000 terawatogodzin energii może być generowanych rocznie bez wpływu na strukturę termiczną oceanu, w którym te urządzenia są rozmieszczone. Urządzenia mogą wytwarzać zimną wodę jako produkt uboczny, który można wykorzystać do klimatyzacji i chłodnictwa. Japonia jest głównym krajem przyczyniającym się do rozwoju OTEC, od około 1970 roku, kiedy to Tokyo Electric Power Company zbudowało projekt OTEC u wybrzeży wyspy Nauru. Stany Zjednoczone opracowały również projekty OTEC, szczególnie u wybrzeży Hawajów i Indii, testując urządzenie pilotażowe w pobliżu Tamil Nadu w 2002 roku.

ZOBACZ TAKŻE: Logistyka morskiej energii wiatrowej: statki używane w morskich instalacjach wiatrowych

Nowe urządzenie OTEC będzie mogło działać przez całą dobę. Wykorzystuje różnicę temperatur między zimną wodą na głębokości a cieplejszą wodą w pobliżu powierzchni, aby wytwarzać energię za pośrednictwem zamkniętej pętli płynu roboczego. To jest odparowywane, napędzając turbosprężarkę, która generuje energię. Następnie jest kondensowany i cyklicznie przechodzi przez system.

OTEC zostanie początkowo rozmieszczony u wybrzeży South Tarawa na południowym Pacyfiku, w wodzie o głębokości 1300 metrów. Jeśli projekt się powiedzie, zostanie rozbudowany w celu wyprodukowania urządzenia o mocy 100 MW na skalę komercyjną.

Jeśli uda się z powodzeniem zademonstrować tę technologię, a rządy będą chciały ją wspierać podczas jej rozwoju, wówczas pływająca energia odnawialna ma świetlaną przyszłość. Kilka głosów w sektorze jest optymistycznych, zwłaszcza ostatnio profesor Carl Ross z University of Portsmouth, który na początku tego roku zasugerował, że w przyszłości mogą pojawić się pływające wyspy wykorzystujące technologie energii słonecznej, wiatrowej i pływowej, wytwarzające energię daleko, aby zobaczyć, gdzie byłyby odporne na sprzeciw związany z hałasem i brzydkością, a nawet mogłyby stanowić domy dla małych społeczności. Wyspy te byłyby zakotwiczone do dna morskiego za pomocą rurowych filarów i mogłyby wspierać turbiny wiatrowe z panelami słonecznymi pokrywającymi powierzchnię i urządzeniami energii pływów pod nimi. Obszary odpowiednie do rozmieszczenia mogłyby obejmować Morze Północne, zachodnie wybrzeże Szkocji i być może otwierające się odcinki kanału La Manche.

To dość intrygująca wizja, ale nie ma wątpliwości, że pływająca energia odnawialna jest niezwykle ekscytującą technologią z dużym potencjałem transformacji globalnego systemu energetycznego, jeśli uda się ją rozwinąć i z powodzeniem skomercjalizować.


Obejrzyj wideo: Poznaj odnawialne źródła energii z Mobilną Platformą Edukacyjną OZE (Styczeń 2022).