211service.com
Energia wiatru, która unosi się na wodzie
Deweloperzy morskich farm wiatrowych chcieliby budować na głębokiej wodzie ponad 32 kilometry od brzegu, gdzie przeważają silniejsze i bardziej stabilne wiatry, a skargi na zepsutą scenerię są mniej prawdopodobne. Jednak budowanie fundamentów pod turbiny wiatrowe w wodach głębszych niż 20 metrów jest zaporowo drogie. Obecnie twórcy technologii intensyfikują prace nad pływającymi turbinami, aby umożliwić tworzenie takich farm.
Związany z oceanem: Od grudnia ta prototypowa pływająca turbina wiatrowa o mocy 80 kilowatów pochłania energię wiatru z Apulii we Włoszech, w wodach o głębokości 108 metrów, poza ekonomicznie opłacalną głębokością dla turbin zamontowanych na dnie morskim. Dane z interakcji maszyny z wiatrem i falami wpłyną na ostateczny projekt i schematy sterowania dla pełnowymiarowych turbin pływających.
Kilka firm jest na dobrej drodze do zademonstrowania systemów, zaciągając duże pożyczki z technologii platform offshore naftowo-gazowych. W grudniu holenderski deweloper pływających turbin Niebieskie technologie H uruchomiła platformę testową u południowego wybrzeża Włoch; W zeszłym miesiącu firma ogłosiła plany zainstalowania dodatkowej turbiny testowej u wybrzeży Massachusetts i być może w przyszłym roku rozpocząć budowę pełnej farmy wiatrowej u wybrzeży Włoch. Tuż za nim jest KOŁYSAĆ , z siedzibą w Bergen w Norwegii, która jesienią ubiegłego roku zebrała 29 milionów dolarów i planuje wystawić prototyp swojej pływającej turbiny wiatrowej w 2010 roku.
Jeśli te wysiłki się powiodą, mogą otworzyć zasoby o ogromnej skali. Na przykład według a Analiza 2006 przeprowadzona przez Departament Energii USA, General Electric i Massachusetts Technology Collaborative , morskie zasoby wiatrowe na wybrzeżach Atlantyku i Pacyfiku przewyższają obecną produkcję energii elektrycznej w całej amerykańskiej energetyce.
Sukces pływającej turbiny może być kluczem do wykorzystania tego zasobu. Farmy wiatrowe, takie jak te zainstalowane w Danii, Niemczech i innych wodach europejskich i proponowane dla Nantucket Sound w Massachusetts, cierpią z powodu ograniczonej podaży morskiego sprzętu budowlanego, takiego jak kafary i dźwigi. Emerging Energy Research, firma konsultingowa z Cambridge, MA, powiedziała w zeszłym tygodniu, że globalny rynek morskiej energii wiatrowej może osiągnąć 40 000 megawatów do 2020 roku, co wystarczy, aby zasilić ponad 30 milionów amerykańskich domów i ponad dwukrotnie więcej niż w zeszłym roku instalacje na całym świecie – ale tylko ze znacznie rozszerzonymi możliwościami budowy statków. Według Keitha Haysa, dyrektora ds. badań w firmie konsultingowej, budowa nawet 2000 megawatów morskiej energii wiatrowej w ciągu najbliższych pięciu lat będzie wymagała znacznego zwiększenia morskiego łańcucha dostaw.
Multimedialne
Zobacz budowę i uruchomienie pływającej platformy energetyki wiatrowej.
Pływające turbiny można montować na lądzie i holować na miejsce, dzięki czemu biegnie wokół wąskiego gardła w budowie na morzu. Platforma, którą Blue H wyholował tej zimy z portu Brindisi w Apulii we Włoszech, nazywa się platformą z nogami naciągowymi, konwencjonalną platformą naftowo-gazową, która unosi się pod powierzchnią i jest sztywno utrzymywana w miejscu za pomocą łańcuchów biegnących do stali lub betonu kotwice na dnie morskim. Na górze zainstalowano 80-kilowatową turbinę wiatrową wyposażoną w czujniki rejestrujące fale i siły wiatru doświadczane w odległości 10 km od brzegu. Znacznie większe wersje pływające – 2,5-megawatowe i 3,5-megawatowe turbiny w skali stosowanej w dzisiejszych morskich farmach wiatrowych – są w budowie przez Blue H i mogą zostać zainstalowane już tej jesieni.
To, co niezwykłe w projekcie Blue H, to dwułopatowy wirnik turbiny – konstrukcja, która przegrała z trójłopatową konstrukcją w latach 90., gdy przemysł turbin wiatrowych rozwinął się. Martin Jakubowski, współzałożyciel Blue H i dyrektor ds. technologii, mówi, że hałas i szokująco wysokie prędkości obrotowe, które sprawiły, że dwie łopatki przegrały na lądzie, są albo nieistotne, albo są plusem na morzu. Tymczasem szybsza rotacja zapewnia dwie korzyści. Jakubowski mówi, że częstotliwość 30 do 35 obrotów na minutę, dwa razy większa niż w przypadku turbiny trójłopatowej, jest mniej podatna na zakłócenia spowodowane wahaniem platformy w przód iw tył pod wpływem działania fal.
Konstrukcja turbiny: Stalowa nadbudówka pod tą turbiną wiatrową nazywana jest platformą naprężoną, podobną do tej stosowanej w morskich platformach naftowych i gazowych. Po umieszczeniu platformy na morzu, platforma jest sztywno utrzymywana w miejscu za pomocą łańcuchów biegnących do stalowej i betonowej przeciwwagi na dnie morskim.
Szybszy obrót oznacza również mniejszy moment obrotowy, co oznacza, że cała konstrukcja może być lżejsza. (Patrz Energia wiatrowa za grosze. ) Wirnik, skrzynia biegów i generator 2,5-megawatowej turbiny Blue H będą ważyć od 97 do 53 ton lżejsze niż najlżejsza maszyna o tej samej mocy na rynku. To duża zaleta – mówi Jakubowski. Dla nas ciężar na górze to coś, co musimy podnieść. Turbina i platforma są odpowiednio tańsze w budowie, mówi. Wynik netto, mówi Jakubowski, powinien być wysoce konkurencyjnym źródłem energii. Szacuje, że farmy wiatrowe Blue H będą dostarczać energię wiatrową za siedem do ośmiu centów za kilowatogodzinę, co w przybliżeniu odpowiada obecnemu kosztowi wytwarzania energii z gazu ziemnego i konwencjonalnej lądowej energii wiatrowej.
I będzie poza zasięgiem wzroku, a zatem firma ma nadzieję, że zniknie z uwagi na konkurencyjne interesy lokalne, takie jak turystyka. Miejsce w pobliżu Cape Cod, gdzie Blue H zamierza zainstalować platformę testową dla swojej pierwszej amerykańskiej farmy wiatrowej latem przyszłego roku, będzie położone 23 mile od wybrzeża.
Norweski konkurent Blue H, firma SWAY, stosuje inną kombinację technologii platform morskich i konstrukcji turbiny. Platforma SWAY to w istocie boja dźwigarowa, która może delikatnie wznosić się i opadać pod wpływem działania fali, dzięki czemu wymaga mniej zakotwiczenia niż platforma z napinanymi nogami. Boja, kolumna o wysokości prawie 200 metrów, będzie podtrzymywana przez 2400-tonowy żwirowy balast na dnie morskim. Jego turbina jest trójłopatowa, ale w przeciwieństwie do konwencjonalnych turbin lądowych, może być skierowana z wiatrem, a nie pod wiatr, aby lepiej dostosować się do przechyłu wieży.
Paul Sclavounos, inżynier mechanik i specjalista od architektury morskiej w MIT, którego laboratorium projektuje oba rodzaje konstrukcji dla turbin morskich, mówi, że obie firmy wybrały opłacalne metody flotacji, chociaż uważa, że podejście SWAY będzie lepsze. przystosowany do bardziej wzburzonych wód. Mówi, że platforma Blue H może działać u wybrzeży Włoch, ale zakotwiczenie jej w celu obsługi fal o długości od 30 do 40 metrów, które mogą wywołać burze w Nowej Anglii, może nie być opłacalne. Koszt, który naprawdę napędza ten biznes, to przede wszystkim fundament, mówi Sclavounos.
Kwestionuje to, że obie firmy podejmują decyzję o przeprojektowaniu turbin wiatrowych. Sclavounos mówi, że jego grupa projektuje zarówno dźwigary, jak i platformy do przenoszenia konwencjonalnych pięciomegawatowych turbin zaprojektowanych do zastosowań na lądzie lub na płytkich wodach morskich. Nie chcesz przeprojektowywać turbin do wdrożenia na morzu, ponieważ będzie to bardzo kosztowne i prawdopodobnie nie będzie to konieczne na początku, mówi.
W opinii Sclavounosa ekonomia energetyki zbliża się już do punktu krytycznego, który będzie napędzał szybkie wprowadzenie pływających turbin. Technologia jest zasadniczo sprawdzona, mówi. Wiemy, że możemy zaprojektować [platformy] i drzewce, które nie będą się poruszać podczas dużych burz. Tym, co doprowadzi do rozkwitu tej branży, będzie ekonomia. Kiedy rynki handlu uprawnieniami do emisji dwutlenku węgla zaczną dojrzewać, ta branża zacznie się rozwijać, nawet bez dotacji państwowych. Nie jesteśmy daleko od tego.