Как работают плавучие ветряные турбины?5 компаний только что выиграли первые договоры аренды в США на строительство их у побережья Калифорнии.

В Северной Калифорнии дуют одни из самых сильных морских ветров в США. огромный потенциал для производства чистой энергии.Но здесь также есть проблема.Ее континентальный шельф быстро опускается, что делает строительство традиционных ветряных турбин непосредственно на морском дне дорогостоящим, если не невозможным.

Как только вода достигает глубины более 200 футов (примерно высоты 18-этажного здания), о таких «монопильных» конструкциях практически не может быть и речи.

Появилось решение, которое тестируется в нескольких местах по всему миру:ветряные турбины, которые плавают.

В Калифорнии, где засуха оказала давление в сфере гидроэнергетики государство двигаться вперед по плану разработать первые в стране плавучие морские ветряные электростанции.В декабре7 августа 2022 года федеральное правительство продало с аукциона пять арендованных участков примерно в 20 милях от побережья Калифорнии компаниям, планирующим построить плавучие ветряные электростанции.Ставки были ниже, чем недавние аренды у Атлантического побережья, где ветряные электростанции могут быть закреплены на морском дне, но все же имеют значительную величину, в совокупности превышающую 757 миллионов долларов США.

Итак, как работают плавучие ветряные электростанции?

Три основных способа спустить турбину на воду

Плавающая ветряная турбина работает так же, как и другие ветряные турбины – ветер давит на лопасти, заставляя вращаться ротор, который приводит в движение генератор, вырабатывающий электричество.Но вместо того, чтобы врезать башню непосредственно в землю или морское дно, плавучая ветряная турбина располагается на платформе со швартовными линиями, такими как цепи или канаты, которые соединяются с якорями на морском дне внизу.

Эти швартовые тросы удерживают турбину на месте от ветра и соединяют ее с кабелем, который отправляет электроэнергию обратно на берег.

Большую часть устойчивости обеспечивает сама плавучая платформа.Хитрость заключается в том, чтобы спроектировать платформу так, чтобы турбина не опрокидывалась слишком сильно при сильном ветре или шторме.

Существует три основных типа платформ:

• Лонжеронная платформа буя представляет собой длинный полый цилиндр, выступающий вниз от башни турбины.Он плавает вертикально на глубокой воде, утяжеленный балластом в нижней части цилиндра, чтобы понизить его центр тяжести.Затем его закрепляют на месте, но с помощью слабых тросов, которые позволяют ему двигаться вместе с водой, чтобы избежать повреждений.Рангоутные буи были используется в нефтегазовой отрасли в течение многих лет для морских операций.

• Полупогружаемые платформы имеют большие плавучие корпуса, выходящие из башни и закрепленные на якоре для предотвращения дрейфа.Дизайнеры были экспериментирую с несколькими турбинами на некоторых из этих корпусов.

• Платформы с натяжными опорами имеют платформы меньшего размера с натянутыми линиями, идущими прямо к полу внизу.Это легче, но более уязвимо к землетрясениям или цунами, потому что они больше полагаются на швартовые тросы и якоря для обеспечения устойчивости.

Каждая платформа должна выдерживать вес турбины и оставаться устойчивой во время работы турбины.Это возможно отчасти потому, что полая платформа, часто сделанная из больших стальных или бетонных конструкций, обеспечивает плавучесть, поддерживающую турбину.Поскольку некоторые из них можно полностью собрать в порту и отбуксировать для установки, их можно намного дешевле чем конструкции с фиксированным дном, которые требуются специальные суда для установки на месте.

Плавучие платформы могут поддерживать ветряные турбины, которые могут производить 10 мегаватт и более электроэнергии – это по размеру аналогичен другим морским ветряным турбинам и в несколько раз превышает мощность типичной береговой ветряной турбины, которую можно увидеть в поле.

Зачем нам нужны плавучие турбины?

Некоторые из сильнейшие ветровые ресурсы находятся вдали от берега в местах с глубиной воды в сотни футов, например, у берегов США.Западное побережье, Великие озера, Средиземное море и побережье Японии.

СШАарендованные площади, проданные с аукциона в начале декабря, охватывают 583 квадратных миль в двух регионах — один у залива Морро в центральной Калифорнии, а другой — у границы штата Орегон.Вода в Калифорнии быстро становится глубокой, поэтому любая ветряная электростанция, расположенная хотя бы в нескольких милях от берега, потребует плавучих турбин.

После постройки ветряные электростанции в этих пяти районах смогут производить около 4,6 гигаватт чистой электроэнергии. достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией 1,5 миллиона домов, по оценкам правительства.Компании-победители предположили, что могут производить еще больше энергии.

Но установка настоящих ветряных турбин на воду займет время.Победители арендного аукциона пройдут антимонопольную проверку Министерства юстиции, а затем длительный процесс планирования, получения разрешений и экологической экспертизы, который обычно занимает несколько лет.

Во всем мире в Европе и Азии уже действуют несколько полномасштабных демонстрационных проектов с плавучими ветряными турбинами.А Проект Хайвинд Шотландия стала первой морской плавучей ветряной электростанцией коммерческого масштаба в 2017 году с пятью 6-мегаваттными турбинами, поддерживаемыми лонжеронными буями, разработанными Норвежская энергетическая компания Equinor.

Эквинор Ветер США было одно из выигрышных предложений в Центральной Калифорнии.Еще одним победителем торгов стал RWE Offshore Wind Holdings.RWE управляет ветряными электростанциями в Европе и имеет три демонстрационных проекта плавучих ветряных турбин.Другие вовлеченные компании – Копенгагенские инфраструктурные партнеры, Инвенерджи и Океанские ветры – иметь аренду на Атлантическом побережье или существующие морские ветряные электростанции.

Хотя плавучие морские ветряные электростанции становятся коммерческой технологией, все еще существуют технические проблемы, которые необходимо решить.Движение платформы может вызвать более высокие нагрузки на лопасти и башню, а также более сложную и неустойчивую аэродинамику.Кроме того, поскольку глубина воды становится очень большой, стоимость швартовов, якорей и электрических кабелей может стать очень высокой, поэтому потребуются более дешевые, но все же надежные технологии.

Но в ближайшем будущем мы можем ожидать увидеть больше морских турбин, поддерживаемых плавучими конструкциями.

Эта статья была обновлена ​​после первой продажи в аренду.