Sự chuyển đổi toàn cầu đến năng lượng tái tạo đang tăng tốc, và năng lượng gió ngoài khơi đóng vai trò then chốt trong việc tháo khí thải điện tử. trong khi tua bin gió truyền thống cố định đã chứng minh hiệu quả trong vùng nước nông, những vùng sâu sâu rộng - nơi mà hơn 80% nguồn năng lượng gió ngoài khơi cư trú - vẫn chưa được khai thác. nổi lên cho phép những luồng gió mạnh hơn, nhất quán hơn 60 mét. điều này nhanh chóng phát triển từ những nguyên mẫu thử nghiệm đến những dự án thương mại, vị trí chính nó là một tảng đá tảng của năng lượng kết hợp trong tương lai.

Gió Nổi là gì?

Không giống như những cái đồng bộ cố định được đẩy vào đáy biển, các tua bin nổi được gắn trên một nền tảng nổi thả xuống đáy biển bằng những đường cong. Những nền tảng này được thiết kế để duy trì sự ổn định trong khi cho phép các tua bin hoạt động trong nước sâu - theo nghĩa bóng hơn 60 mét. Các tua bin nổi được gắn vào một tháp cao, có thể rộng hàng trăm mét. Các nền tảng được dệt trên bờ biển, được kéo vào vị trí, rồi kết nối với hệ thống neo trước và xuất ra cáp.

Bốn loại thiết kế chính của nền tảng nổi đang được phát triển:

Nền tảng ngũ cốc

Các nền tảng của mực ống này sử dụng một vật liệu khổng lồ, dài, có sức nặng để làm giảm trung tâm trọng lực và cung cấp sự ổn định. chúng đơn giản, có hiệu quả chi phí cho nước sâu, nhưng đòi hỏi những cái neo sâu để lắp ráp và có một bản nháp lớn. dự án Hywind Scotland, nông trại gió nổi đầu tiên trên thế giới, sử dụng công nghệ rác thải do Eprintor-Buotor phát triển.

Nền tảng bán chủ động

Các nền tảng này có một bản nháp nông, cho phép lắp đặt ở các cảng và dưới độ sâu vừa phải. dự án WindFloat Atlantic sử dụng thiết kế này, và nhiều nhà phát triển ưu tiên cho sự linh hoạt và chi phí lắp đặt thấp hơn.

Nền tảng chân bị căng thẳng (TLP)

Những sợi gân này có thể được nối thẳng lên đáy biển, và cung cấp những động tác nhỏ, phù hợp với tua bin lớn, nhưng cần thiết để cài đặt và thả neo.

Nền tảng kiểu thanh-ge

Những cái vỏ hình chữ nhật đơn giản hoặc hình dạng phao, dựa vào một vùng nước lớn cho sự ổn định, chúng có bản vẽ nông cạn và dễ chế tạo hơn nhưng có thể trải nghiệm chuyển động do sóng tạo ra.

Lợi thế của các trụ gió nổi

Tiếp cận với những cơn gió mạnh hơn, mạnh mẽ hơn

Tốc độ gió thường cao hơn và ít hơn và ít hơn nhiều xung động ở ngoài khơi. các tua bin nổi có thể được đặt trong nước sâu nơi gió nhất quán hơn, tăng năng lượng. nghiên cứu cho thấy các trại gió nổi có thể đạt được các yếu tố năng lượng vượt quá 50% so với khoảng 35-45% cho nhiều địa điểm cố định. điều này chuyển trực tiếp thành năng lượng sản xuất cao hơn trên mỗi tua bin.

Tùy chọn triển khai mở rộng

Các tua bin cố định ở phía tây, Nhật Bản, Bồ Đào Nha, nơi nước sâu rơi xuống gần bờ. Theo cơ quan năng lượng quốc gia [FLT: 0] [FL: 1], gió nổi có thể mở ra hơn 11.000 G tiềm năng toàn cầu.

Sự rối loạn thị giác và môi trường giảm

Bởi vì chúng có thể được đặt nhiều cây số từ bờ, tua bin gió nổi thường vô hình từ bờ biển, giảm sự phản đối thẩm mỹ có thể làm tắc nghẽn bờ biển và gần bờ biển.

Khả năng dao động và khả năng cài đặt

Nền tảng này có thể được lắp ráp và giao nhiệm vụ ở cảng, sau đó kéo đến khu vực cần thiết cho các tàu chở nặng và xây dựng ở nước ngoài. phương pháp mô-đun này tăng tốc việc lắp đặt và cho phép sản xuất các thành phần chuẩn hóa hàng loạt, mở đường cho việc giảm chi phí qua các nền kinh tế quy mô.

Kỹ thuật và những thử thách về kinh tế

Chi phí cao thủ đô

Hiện nay, tua bin gió nổi là 2–3 lần đắt hơn mỗi tua bin định sẵn. Chi phí được điều khiển bởi nền thép đặc biệt, hệ thống neo phức tạp, và các dây cáp xuất khẩu năng động phải xoay dưới chuyển động của sóng. Chi phí cấp năng lượng (LCOE) cho việc nổi trên các tua bin nổi ước tính là 1,50–200 đô la/ mWH, so với 60 đô la cho gió ngoài khơi. Tuy nhiên, các đường dẫn công nghiệp LCOE để giảm dưới 100 đô la/ mWh so với tối ưu hóa thiết kế, tăng cường và cung cấp thảm họa.

Kỹ thuật phức tạp và đáng tin cậy

Thiết kế cấu trúc nổi có thể chịu đựng những đợt sóng cực lớn, dòng chảy và gió nạp trong 25+D đòi hỏi kỹ thuật tối tân. Chuyển động nền tảng có thể áp đặt thêm vật liệu phụ trên các thành phần tua bin, giảm đáng tin cậy. Dây cáp điện phải chịu đựng sự uốn cong chu kỳ và căng thẳng - là điểm thất bại nghiêm trọng. Đang chạy R&D tập trung vào các hệ thống tăng tốc, vật liệu nhẹ, và thiết kế kết nối mạnh.

Cài đặt và Bảo trì

Trong khi việc lắp ráp ở cổng đơn giản hóa việc lắp đặt lần đầu tiên, việc tiếp tục bảo trì trong nước sâu là khó khăn. Việc truy cập các tua bin cần thiết các tàu năng lượng đặc biệt và có thể bị hạn chế bởi các cửa sổ thời tiết. Các nhà phát triển đang khám phá máy điều khiển tự động, điều kiện giám sát từ xa, và thiết kế thành phần thay đổi nhanh để giảm thời gian và chi phí hoạt động. Phòng thí nghiệm năng lượng quốc gia [FLT: 0] ước tính rằng chi phí của các dự án sớm hơn là 25% của mô- đun &M].

Kết nối

Những dây cáp này đắt tiền và ít hiệu quả hơn những dây tĩnh. Hệ thống điện cực mạnh có thể cần thiết cho khoảng cách dài, thêm vào chi phí cơ sở hạ tầng. Những sự sáng tạo hợp tác đang phát triển các thiết kế cáp động và các tiểu dụng nổi để giải quyết những thách thức này.

Ảnh hưởng đến môi trường và biển

Các tua bin gió nổi có dấu chân môi trường nhẹ hơn nhiệt độ cố định ở đáy biển. Hệ thống neo và dây neo có thể tạo hiệu ứng san hô nhân tạo, có khả năng gây ra sự sống biển địa phương. Tuy nhiên, việc ngồi cẩn thận là thiết yếu để tránh môi trường sống nhạy cảm, đường đi di trú, và khu vực đánh bắt cá. Âm thanh xây dựng phần lớn bị hạn chế trong việc lắp đặt cổng và cáp. Các tác động có thể bao gồm trường điện từ từ từ từ (có thể ảnh hưởng đến các rãnh biển) và nguy cơ va chạm với chim biển và dơi. Việc giám sát môi trường là hợp nhất thành các dự án chính, và hướng dẫn hiệu quả nhất được phát triển bởi các cơ quan chức năng lượng đại dương.

Những dự án dẫn đầu và những bia mộ kỹ thuật

Name

Chương trình từ năm 2017, 30 nông trại nổi của Eliviner, Scotland dài nhất trên vùng biển nổi của gió, gồm cả Hywind Tampen (88 hải lý ở Na Uy) và đề xuất 200 nông trại ở Nam Hàn, 200 W+

Name

Ngoài khơi khơi Bồ Đào Nha, dự án 25 cơn gió lớn (MWFloat Atlantic) sử dụng ba nền tảng bán hạ cực có thể sử dụng với các cối xay gió MHW.4 hải lý ở Scotland, cũng sử dụng công nghệ gió [FT: 0] Quyền lực [FLT: 1] [FLT].

Những sự khởi đầu chính khác

Pháp đang tiến tới với nhiều dự án thí điểm khác nhau như Provence Grand Large (3 tua bin năng lượng lớn), 25 MW và EolMed (3 tua bin), 30 MW. Tại Nhật Bản, dự án tiến bộ Fukushima đã thử nghiệm một đơn vị bán hạ độ cao 7W. Cục Quản lý Năng lượng Dương đã xác định các khu vực khả năng thuê ở California, nơi mà gió nổi là lựa chọn khả thi duy nhất do nước sâu. Những dự án này tập thể lái xe xuống một số chi phí và xác nhận các thiết kế nền tảng khác nhau.

Triển vọng tương lai và sự thăng tiến

Thị trường gió nổi được dự đoán sẽ phát triển từ ít hơn 200 MW ngày nay đến hơn 20 GW vào năm 2035, theo dự đoán của ngành công nghiệp Châu Âu, Châu Á-Pacifify, và bờ Tây Mỹ đại diện cho thị trường lớn nhất. hỗ trợ chính sách - như là tài trợ đổi mới, bán đấu giá năng lượng tái tạo với các xe nổi đặc biệt, và dòng chảy cho phép đầu tư sớm nhất để giảm rủi ro. các nhà sản xuất đang phát triển các tua-bin đặc biệt tối ưu cho các nền tảng, với khả năng đạt tới 15W và hơn nữa.

Chi phí giảm đường đi gồm công nghiệp hóa cấu trúc thân tàu, sử dụng vật liệu nhẹ hơn (một loại thép thay vì bộ phận điều khiển), công nghệ neo, và dây cáp hoạt động được tiêu chuẩn hóa. Chia sẻ cơ sở hạ tầng và tiểu trạm nổi có thể giảm chi phí truyền dẫn. Nếu gió nổi có thể tạo ra sự phân chia giữa các loại năng lượng tái tạo khác trong vòng một thập kỷ, mở ra một nguồn năng lượng quan trọng để gặp mục tiêu không có gì.

Kết luận

Các tua bin gió nổi không chỉ là một sự cải tiến tăng dần trên thiết kế cố định; chúng đại diện cho một sự thay đổi mô hình trong việc khởi động gió ở nước ngoài. bằng cách loại bỏ các hạn chế độ sâu, chúng mở ra các khu vực sâu nhất và gió mạnh nhất tới thế hệ tái tạo quy mô lớn. trong khi chi phí hiện tại và các rào cản kỹ thuật vẫn còn có ý nghĩa, sự tiến bộ nhanh chóng về công nghệ, tăng tự tin và sự hỗ trợ chính sách mạnh đang đẩy nền công nghiệp về phía trước. phát triển thành công của gió nổi sẽ là thiết yếu cho bất kỳ chiến lược năng lượng toàn diện và bền vững nào nhằm mục đích làm giảm điện năng trong khi các cuộc xung đột đất liền đất liền. các cột đang nổi lên và thủy triều đang tăng.