Come funzionano le turbine eoliche galleggianti?Cinque aziende hanno appena vinto i primi contratti di locazione negli Stati Uniti per costruirle al largo delle coste della California

La California settentrionale ha alcuni dei venti offshore più forti negli Stati Uniti, con un immenso potenziale per produrre energia pulita.Ma ha anche un problema.La sua piattaforma continentale si abbassa rapidamente, rendendo costosa, se non impossibile, la costruzione di turbine eoliche tradizionali direttamente sul fondale marino.

Una volta che l’acqua raggiunge una profondità superiore a 200 piedi – all’incirca l’altezza di un edificio di 18 piani – queste strutture “monopile” sono praticamente fuori discussione.

È emersa una soluzione che è stata testata in diverse località in tutto il mondo:turbine eoliche che galleggiano.

In California, dove la siccità ha messo pressione sulla fornitura di energia idroelettrica lo è lo Stato andare avanti con un piano per sviluppare i primi parchi eolici offshore galleggianti della nazione.Il dicembreIl 7 settembre 2022, il governo federale ha venduto all’asta cinque aree in affitto a circa 20 miglia al largo della costa della California a società con piani per sviluppare parchi eolici galleggianti.Le offerte erano inferiori rispetto ai recenti contratti di locazione al largo della costa atlantica, dove i parchi eolici possono essere ancorati al fondale marino, ma sono comunque significativi, e insieme superano 757 milioni di dollari.

Quindi, come funzionano i parchi eolici galleggianti?

Tre modi principali per far galleggiare una turbina

Una turbina eolica galleggiante funziona proprio come le altre turbine eoliche – il vento spinge sulle pale, facendo girare il rotore, che aziona un generatore che crea elettricità.Ma invece di avere la torre incastrata direttamente nel terreno o nel fondale marino, una turbina eolica galleggiante si trova su una piattaforma con linee di ormeggio, come catene o corde, che si collegano alle ancore nel fondale marino sottostante.

Queste linee di ormeggio mantengono la turbina in posizione contro il vento e la mantengono collegata al cavo che rimanda l'elettricità a riva.

La maggior parte della stabilità è fornita dalla piattaforma galleggiante stessa.Il trucco sta nel progettare la piattaforma in modo che la turbina non si inclini troppo in caso di forti venti o tempeste.

Esistono tre tipi principali di piattaforme:

• Una piattaforma per boe è un lungo cilindro cavo che si estende verso il basso dalla torre della turbina.Galleggia verticalmente in acque profonde, zavorrato sul fondo del cilindro per abbassare il baricentro.Viene quindi ancorato sul posto, ma con linee allentate che gli consentono di muoversi con l'acqua per evitare danni.Le boe del longherone sono state utilizzati dall’industria del petrolio e del gas da anni per operazioni offshore.

• Le piattaforme semisommergibili hanno grandi scafi galleggianti che si estendono dalla torre, anch'essi ancorati per evitare la deriva.I designer lo sono stati sperimentando più turbine su alcuni di questi scafi.

• Le piattaforme con gambe di tensione hanno piattaforme più piccole con linee tese che corrono direttamente al pavimento sottostante.Questi sono più leggero ma più vulnerabile ai terremoti o agli tsunami perché fanno più affidamento sulle linee di ormeggio e sulle ancore per la stabilità.

Ciascuna piattaforma deve sostenere il peso della turbina e rimanere stabile mentre la turbina funziona.Ciò è possibile in parte perché la piattaforma cava, spesso costituita da grandi strutture in acciaio o cemento, fornisce la galleggiabilità per sostenere la turbina.Poiché alcuni possono essere completamente assemblati in porto e rimorchiati per l'installazione, potrebbero esserlo molto più economico rispetto alle strutture a fondo fisso, che richiedono navi speciali per installazione in cantiere.

Le piattaforme galleggianti possono supportare turbine eoliche in grado di produrre 10 megawatt o più di potenza dimensioni simili ad altre turbine eoliche offshore e molte volte più grande della capacità di una tipica turbina eolica terrestre che potresti vedere in un campo.

Perché abbiamo bisogno di turbine galleggianti?

Alcuni dei risorse eoliche più forti sono lontani dalla costa in luoghi con centinaia di piedi d'acqua sottostanti, come al largo degli Stati Uniti.Costa occidentale, Grandi Laghi, Mar Mediterraneo e costa del Giappone.

Gli Stati Unitiaree in locazione messe all'asta all'inizio di dicembre coprono circa 583 miglia quadrate in due regioni: una al largo di Morro Bay, nella California centrale, e l’altra vicino al confine di stato dell’Oregon.L’acqua al largo della California diventa profonda rapidamente, quindi qualsiasi parco eolico che si trovi anche a poche miglia dalla costa avrà bisogno di turbine galleggianti.

Una volta costruiti, i parchi eolici in queste cinque aree potrebbero fornire circa 4,6 gigawatt di elettricità pulita, abbastanza per alimentare 1,5 milioni di case, secondo le stime del governo.Le aziende vincitrici hanno suggerito di poterlo fare produrre ancora più potenza.

Ma per mettere in acqua delle vere turbine eoliche ci vorrà del tempo.I vincitori dell'asta per l'affitto saranno sottoposti a una revisione antitrust del Dipartimento di Giustizia e quindi a un lungo processo di pianificazione, autorizzazione e revisione ambientale che in genere richiede diversi anni.

A livello globale, diversi progetti dimostrativi su vasta scala con turbine eoliche galleggianti sono già operativi in ​​Europa e in Asia.IL Progetto Hywind Scozia è diventato il primo parco eolico galleggiante offshore su scala commerciale nel 2017, con cinque turbine da 6 megawatt supportate da boe progettate dall'azienda La compagnia energetica norvegese Equinor.

Equinor Wind negli Stati Uniti aveva una delle offerte vincenti al largo della California centrale.Un altro offerente vincitore è stato RWE Partecipazioni eoliche offshore.RWE gestisce parchi eolici in Europa e ha tre progetti dimostrativi di turbine eoliche galleggianti.Le altre aziende coinvolte – Partner infrastrutturali di Copenaghen, Invenergy e Venti oceanici – hanno contratti di locazione sulla costa atlantica o parchi eolici offshore esistenti.

Anche se i parchi eolici offshore galleggianti stanno diventando una tecnologia commerciale, ci sono ancora sfide tecniche che devono essere risolte.Il movimento della piattaforma può causare forze più elevate sulle pale e sulla torre e un'aerodinamica più complicata e instabile.Inoltre, man mano che le profondità dell’acqua diventano molto profonde, il costo delle linee di ormeggio, delle ancore e dei cavi elettrici potrebbe diventare molto elevato, quindi saranno necessarie tecnologie più economiche ma comunque affidabili.

Ma possiamo aspettarci di vedere più turbine offshore supportate da strutture galleggianti nel prossimo futuro.

Questo articolo è stato aggiornato con la prima vendita di locazione.