浮遊風力タービンはどのように動作するのでしょうか?5 社がカリフォルニア沖に建設する米国初のリース契約を獲得しました

北カリフォルニアには米国で最も強い洋上風力があり、 クリーンエネルギーを生み出す計り知れない可能性. 。しかし、問題もあります。大陸棚は急速に減少するため、従来の風力タービンを海底に直接建設すると、不可能ではないにしてもコストが高くなります。

水が約 200 フィートを超える深さ（およそ 18 階建てのビルの高さ）に達すると、このような「モノパイル」構造はほとんど問題外になります。

世界中のいくつかの場所でテストされているソリューションが登場しました。浮かぶ風力タービン。

カリフォルニアでは、 干ばつが圧力をかけている 水力発電に関しては、州は 計画を進めていく 国内初の浮体式洋上風力発電所を開発する。12月に2022年7日、連邦政府はカリフォルニア海岸から約20マイル沖合にある5つのリースエリアを浮体式風力発電所の開発計画を持つ企業に競売にかけた。入札は 大西洋岸沖の最近の租借地より​​も低い, 風力発電所は海底に固定することができますが、それでも重要であり、合わせて 7億5,700万米ドル.

では、浮体式風力発電所はどのように機能するのでしょうか?

タービンを浮かせる主な 3 つの方法

浮遊風力タービン 他の風力タービンと同じように動作します – 風がブレードを押してローターを回転させ、発電機を駆動して電気を生成します。しかし、浮遊風力タービンはタワーを地面や海底に直接埋め込むのではなく、下の海底のアンカーに接続するチェーンやロープなどの係留索を備えたプラットフォーム上に設置されています。

これらの係留索は風に対抗してタービンを所定の位置に保持し、電力を岸に送り返すケーブルに接続したままにします。

安定性のほとんどは、フローティング プラットフォーム自体によって提供されます。重要なのは、強風や嵐の際にタービンがあまり傾かないようにプラットフォームを設計することです。

プラットフォームには主に 3 つのタイプがあります。

• スパーブイプラットフォームは、タービンタワーから下方に延びる長い中空の円筒です。深水に垂直に浮かび、シリンダーの底にバラストで重りを入れて重心を下げます。その後、所定の位置に固定されますが、損傷を避けるために水とともに動くことができるようにたるみ線が付いています。円形ブイは、 石油およびガス産業で使用される 長年にわたるオフショア操業。

• 半潜水プラットフォームにはタワーから広がる大きな浮体があり、漂流を防ぐために固定されています。デザイナーはこれまで、 複数のタービンを使った実験 これらの船体のいくつかでは。

• テンションレッグプラットフォームには、下の床までまっすぐに伸びるピンと張ったラインを持つ小さなプラットフォームがあります。これらは 軽いが傷つきやすい 安定性を係留索とアンカーに依存するため、地震や津波の影響を受けにくくなります。

各プラットフォームはタービンの重量を支え、タービンの動作中に安定した状態を維持する必要があります。これが可能なのは、多くの場合、大きな鋼鉄またはコンクリートの構造物で作られた中空のプラットフォームがタービンを支えるための浮力を提供しているためです。一部は港で完全に組み立てられ、設置のために牽引できるため、 はるかに安い 固定底構造よりも 特殊な船が必要 現場での設置用。

浮遊プラットフォームは、10 メガワット以上の電力を生成できる風力タービンをサポートできます。 他の洋上風力タービンと同様のサイズ そして、現場で見られる一般的な陸上風力タービンの容量よりも数倍大きい。

なぜ浮体式タービンが必要なのでしょうか?

そのうちのいくつかは、 最強の風力資源 米国沖など、水深数百フィートの場所で海岸から離れている。西海岸、五大湖、地中海、そして日本沿岸。

米国12月初旬に競売にかけられた賃貸面積は約 583平方マイル 1 つはカリフォルニア中央部のモロ ベイ沖、もう 1 つはオレゴン州境近くの 2 つの地域にあります。カリフォルニア沖の水はすぐに深くなるため、海岸から数マイルでも離れた風力発電所には浮体式タービンが必要になります。

これら 5 つの地域の風力発電所が建設されれば、約 4.6 ギガワットのクリーンな電力を供給できるようになります。 150万世帯に電力を供給するのに十分な量, 、政府の推計によると。優勝した企業は、次のようなことができると示唆しました。 さらに大きな力を生み出す.

しかし、実際に風力タービンを水上に設置するには時間がかかります。リースオークションの落札者は司法省の反トラスト審査を受け、その後、通常数年かかる長期にわたる計画、許可、環境審査のプロセスを受けることになる。

世界的には、浮体式風力タービンを使用した本格的な実証プロジェクトがすでにヨーロッパとアジアでいくつか稼働しています。の ハイウィンド・スコットランドプロジェクト 2017 年に初の商業規模の洋上浮体式風力発電所となり、5 基の 6 メガワットのタービンが設計された円柱ブイで支えられています。 ノルウェーのエネルギー会社エクイノール.

エクイノール ウィンド US 中央カリフォルニア沖で落札されたものの1つでした。もう一人の落札者は、 RWE洋上風力ホールディングス. 。RWE はヨーロッパで風力発電所を運営しており、 3つの浮体式風力タービン実証プロジェクト. 。関与した他の企業 – コペンハーゲンのインフラパートナー, 、インベナジー、 オーシャンウィンズ – 大西洋岸のリース契約または既存の洋上風力発電所を所有している。

浮体式洋上風力発電所は商業技術になりつつありますが、解決すべき技術的な課題がまだあります。プラットフォームの動きにより、ブレードとタワーに大きな力がかかり、より複雑で不安定な空気力学が発生する可能性があります。また、水深が非常に深くなると、係留索、アンカー、電気配線のコストが非常に高くなる可能性があるため、より安価でありながら信頼性の高い技術が必要となります。

しかし、近い将来、浮体構造物によって支えられる洋上タービンがさらに増えることが予想されます。

この記事は、最初のリース販売について更新されました。