В Шотландии заработала первая в мире плавучая ветроэлектростанция
Норвежская компания Statoil совместно с арабской Masdar 18 октября 2017 года запустили в шотландском Абердиншире первую в мире плавучую ветряную электростанцию Hywind. Согласно сообщению норвежской компании, новая станция мощностью 30 мегаватт заработала в море в 25 километрах от побережья. Она начала поставлять электричество в энергосистему города Питерхед.
Побережье и морские зоны, несколько удаленные от него, являются одними из наиболее удачных мест для размещения ветряных электростанций, поскольку из-за температурного контраста между водой и сушей здесь нередко возникают воздушные потоки достаточной для выработки электроэнергии силы.
Тем не менее, существующие обычные технологии не позволяют устанавливать ветряные генераторы вдали от берега, где глубина воды превышает 60 метров. Технология стабилизированных поплавков, использованная в Hywind, позволяет размещать ветряные генераторы на воде с глубиной до 800 метров. Такая технология позволит странам, имеющим выход к морю, разместить на воде большее количество ветряков.
В состав шотландской плавучей ветроэлектростанции вошли пять ветрогенераторов. Высота мачты ветряка составляет 175 метров, а его масса — около 12 тонн. Ветрогенератор оснащен винтом с тремя лопастями, длина каждой из которых составляет 75 метров.
Мачта ветряка установлена на вытянутом поплавке длиной 78 метров, в котором в качестве стабилизирующего балласта используется железная руда. Кроме того, поплавок под водой удерживается тремя гибкими тросами, закрепленными на дне с помощью тяжелых 60-тонных блоков.
Угол установки лопастей винтов ветрогенератора может изменяться. Его определяет специальное управляющее программное обеспечение, которые вычисляет нужный угол в зависимости от силы качки и ветра. В перспективе Statoil и Masdar намерены оснастить плавучую электростанцию в Шотландии литий-ионной аккумуляторной батареей емкостью один мегаватт-час.
Разработчики полагают, что аккумуляторная батарея позволит накапливать электроэнергию и служить буфером во время пиков энергопотребления. Аккумуляторная батарея для плавучих ветряных электростанций получила название Batwind.
Помимо шотландской Hywind в настоящее время ведется постройка аналогичных плавучих электростанций у побережья американского штата Мэн, а также берегов Испании. Формально первой в мире плавучей электростанцией стала опытная станция у берегов Норвегии. Ее испытывали в 2009-2011 годах. Она действует и сегодня, но к общей энергосети не подключена и используется для доработки технологии.
В начале июня текущего года подразделение Makani американской компании Google испытало новый ветрогенератор, выполненный в виде кордового планера. Новый летающий ветрогенератор должен будет парить на высотах, где практически постоянно присутствует ветер, и вырабатывать электричество.
Аппарат, выполненный в виде самолета, будет специальным тросом соединен с землей. Ветрогенератор, имеющий размах крыла 25,9 метра, будет подниматься на высоту до 305 метров. Аппарат оснащен восемью небольшими генераторами, соединенными с воздушными винтами диаметром 2,3 метра каждый. Мощность испытанного летающего ветрогенератора составила 600 киловатт.
Плавучие ветроэлектростанции — эффективный источник энергии
В Шотландии в 2015 году построили крупнейшую в мире плавучую ветроэлектростанцию с пятью турбинами по 6 МВт каждая. Теоретически она способна вырабатывать 30 МВт, в идеальных условиях. Размещается станция примерно в 25 км от берега. Правительство страны рассчитывало на то, что эта станция, которая получила название Hywind Scotland, может выдавать около 135 ГВт*ч в год.
Эта станция вместе с другими стала одним из залогов успеха энергетики Шотландии. В 2016 году, в августе, только ветряки выработали 106% необходимого региону электричества. Правда, тогда скорость ветра достигала 185 км/ч, что бывает очень нечасто. Спустя почти три года ветроэлектротанция продолжает показывать отличные результаты работы.
Ее эффективность за последние три месяца составляет 65% от 100% возможных. Кстати, идея конструкции и сама реализация проекта — заслуга не шотландцев, а норвежцев, которые и выполнили все необходимые работы, от начального проекта до ввода электростанции в эксплуатацию. И это была отличная работа, поскольку ветроэлектростанции США имеют несколько меньший коэффициент эффективности — около 36,7% на момент 2017 года. Даже у ГЭС он ниже, чем у шотландского объекта, и составляет 45,2%.
Правда, сравнивать эффективность ветроэлектростанции во время работы зимой, когда в Шотландии дуют сильные ветры, не слишком корректно. По словам конструкторов объекта, в летние месяцы, когда ветер уже не такой сильный, коэффициент эффективности составляет около 40%, что, в принципе, тоже очень неплохо. Достоинством плавучих ветроэлектростанций можно считать то, что их можно помещать в регионы моря или океана, где роза ветров способствует максимальной эффективности объекта. Собственно, это создатели таких станций и делают.
Hywind не зря построена норвежцами, у которых большой опыт в создании нефтяных платформ на море. Конструкция платформы электростанции аналогична нефтяным — для закрепления ее в определенном месте используются специальные штанговые якоря. Благодаря им и стало возможным разместить объект в 25 км от берега. В режиме максимальной производительности станция может обеспечить электричеством 20 000 домов.
Также Huwind может пережить суровый шторм, проблем у станции не возникает в этом случае. Она в состоянии работать даже в условиях экстремальных штормов, которые иногда возникают в зимние месяцы. Так, например, ураган Офелия не повредил станцию, хотя ветры и дули со скоростью в 125 км/ч. Другой шторм, случившийся в декабре, достиг скорости перемещения воздушных масс в 160 км/ч.
«В самых сложных ситуациях турбины автоматически блокируются, но их работа возобновляется, как только восстанавливаются оптимальные условия. Лопасти турбин выстраиваются в случае шторма под углом, который позволяет снизить нагрузку на оборудование до минимума», — комментирует ситуацию разработчик станции.
По мнению экспертов, к 2030 году стоимость мегаватта электричества, вырабатываемого плавучими ветроэлектростанциями, может снизиться до $50-70.
Стоит отметить, что в Шотландии размещается около 60% всех нефтяных месторождений в Европе. Несмотря на огромные запасы, страна все же думает о будущем и продвигает «зеленую» энергетику. Ну а по мнению аналитиков из Bloomberg New Energy Finance (BNEF), с 2025-го года потребление ископаемого топлива в мире начнёт снижаться, а к 2027-му году постройка новых солнечных и ветряных электростанций станет дешевле содержания уже существующих газовых и угольных.
Глубоководные ветряные мельницы эффективнее добывают чистую энергию
Ветряные мельницы, которые стоят в воде, можно перемещать дальше от побережья. Новые платформы для башен позволяют ставить их на большой глубине: такое решение учитывает комфорт людей, которые недовольны, что живут вблизи ветряных мельниц. Директор проекта WindFloat Atlantic рассказал NYT о новых ветряных мельницах.
Читайте «Хайтек» в
Идея ставить ветряные мельницы в море появилась в начале 1990-х годов, так как для огромных конструкций нужно было много свободного места. Кроме этого, строительство приходилось согласовывать с местными жителями, которые не всегда воспринимали эту идею положительно. Разместить мельницы в воде было удобно всем сторонам. Позже появилась другая проблема: мельницы нельзя ставить слишком глубоко в воду, так как конструкция получится сильно громоздкой. Команда проекта WindFloat Atlantic нашла решение: новую конструкцию ставят на три 30-ти метровые колонны. При общей высоте конструкции в 200 метров, мельницу можно погрузить на стометровую глубину. В конце мая представители проекта WindFloat Atlantic поставили третью глубоководную башню в воды северо-запада Португалии.
За последние три десятилетия морской ветер усилился, поэтому использовать энергию ветра стало более выгодно. Несмотря на то, что на долю морских ветров по-прежнему приходится менее 1% мирового производства электроэнергии, за последнее десятилетие общие объемы добычи выросли почти на 30%, а отрасль стала одним из основных факторов производства электроэнергии в Северной Европе.
Насколько мощным оружием в борьбе с изменением климата может стать эта отрасль? По мнению аналитиков Международного энергетического агентства (International Energy Agency), которое находится в Париже, установка ветряных мельниц в воде будет иметь технический потенциал, если получит распространение по всему миру. Выработка электроэнергии является как источником выбросов, так и потенциальным средством их сокращения.
Источник https://nplus1.ru/news/2017/10/19/floating
Источник https://habr.com/ru/company/madrobots/blog/410877/
Источник https://hightech.fm/2020/06/10/windmills-in-the-water
