У найближчі десять років спостерігатиметься різке зростання як наземної, так і морської вітроенергетики. У цій статті ми дізнаємося про переваги та недоліки морських вітрових електростанцій, як вони працюють і як їх використовують на світовому енергетичному ринку. Обидва види матимуть вирішальне значення для глобального енергетичного переходу.
За даними Statista , світові потужності вітроенергетики зросли до 743 ГВт у 2020 році з 650 ГВт у 2019 році, навіть попри те, що COVID-19 спричинив затримки проектів. Експоненціальне збільшення кількості установок вітроенергетики свідчить про її зростаючу глобальну привабливість.
Технологічний прогрес та міжнародне законодавство щодо зміни клімату сприяють фінансовій стійкості вітроенергетики. Двома найбільшими ринками вітроенергетики у світі, як і раніше, є Китай та США, але Індія, Північна Америка, Велика Британія та Європа також швидко розвивають цю тенденцію.
Перегляньте це відео від Глобальної вітроенергетичної ради, щоб отримати огляд світового ринку вітрової енергії:
Як працює енергія вітру?
Повітря приводить в рух лопаті з вуглецевого волокна, які закріплені на вітрових турбінах. Двигун, прикріплений до лопатей, перетворює кінетичну енергію в електричну. Енергія надсилається до коробки передач, яка прискорює обертальний рух завдяки повільному обертанню лез. Згодом це обертає приводний вал настільки, щоб забезпечити живлення електричного генератора.
Історично на ринку домінували берегові вітряні турбіни, але в останні роки технологічний прогрес спонукав до створення морських вітрових електростанцій.
Що таке офшорні вітрові електростанції?
Великі вітрові електростанції , які називаються офшорними вітровими електростанціями, розташовані в океані, зазвичай за кілька кілометрів від узбережжя. Вони складаються з вітрових турбін, встановлених на фундаментах, закріплених на дні океану. Ці вітрові турбіни виробляють електроенергію, яка передається на материк підводними кабелями.
Плюси та мінуси офшорних вітрових електростанцій
Плюси офшорних вітряних електростанцій
- Сильні та постійні ресурси вітру
- Мінімальний вплив на ландшафт
- Зниження шумового забруднення
- Менші вимоги до землі
- Більші турбіни
- Створення робочих місць і економічний підйом
- Зниження викидів вуглецю
1. Сильні та постійні ресурси вітру
Міцні та надійні вітрові ресурси є перевагою для офшорних вітрових проектів. Швидкість вітру зазвичай вища у відкритих водах, ніж на суші. Порівняно з наземними вітровими електростанціями морські вітряні електростанції можуть генерувати в середньому понад 1 МВт електроенергії.
Берегові вітряні електростанції мають обмеження по висоті своїх турбін, але офшорні вітряні електростанції не мають обмежень по висоті турбін. Вони можуть виробляти більше енергії, оскільки їхні турбінні лопаті набагато більші.
Крім того, офшорні вітрові електростанції можуть виробляти більше електроенергії завдяки вищій середній швидкості вітру в морі, ніж на суші.
Офшорні вітряні електростанції є більш ефективними, ніж інші види вітрових електростанцій, оскільки вони можуть виробляти більше електроенергії. Припустимо, що одинадцять наземних вітрових електростанцій виробляють певну кількість енергії.
У морській вітряній електростанції чотири-п’ять вітрових турбін можуть забезпечити таку ж кількість енергії, якщо не більше. Більш постійний напрямок вітрів на вищих швидкостях на морі робить їх ефективнішими, ніж на суші.
2. Мінімальний вплив на ландшафт
Офшорні вітряні електростанції залишають менший слід у навколишньому середовищі, ніж їхні берегові аналоги. Оскільки вони зазвичай розташовані далеко від узбережжя, візуальне втручання менше, і більше площі можна використовувати для інших цілей, включаючи вирощування.
3. Зниження шумового забруднення
Однією з головних скарг на наземні вітряні електростанції є шум, який створюють турбіни. Оскільки офшорні вітрові електростанції розташовані далеко від житлових районів, вони значно знижують шумове забруднення, завдяки чому навколишні громади насолоджуються більш спокійною атмосферою.
4. Менші вимоги до землі
Офшорні вітряні електростанції є менш інвазивними, ніж берегові, оскільки вони розташовані всередині озера чи моря. Встановлення вітрових турбін не заважає будь-яким приватним землям, які використовуються для ведення сільського господарства, випасу худоби чи будь-яких інших цілей.
Офшорні вітряні електростанції не створюють бар’єрів і не заважають сусіднім країнам або структурам. Оскільки офшорні вітряні електростанції фізично не шкодять навколишньому середовищу, вони будуються в більших регіонах на квадратну милю.
Це означає, що їх можна розміщувати в місцях, де є дефіцит землі або де є конфліктне землекористування, наприклад, лісове господарство, урбанізація та сільське господарство.
Суперечки щодо землекористування також домінують у суперечках щодо наземних горизонтально-осьових вітрових турбін . Наземні ферми займають великі площі державних земель, оскільки існує стійке переконання, що вони перешкоджають сільському господарству та розвитку.
Офшорні вітряні електростанції вирішують цю суперечку, оскільки в океані більше простору. Крім того, через віддалене розташування, що обмежує шкідливу взаємодію людей, менше хвилювань щодо землі та погіршення стану технологій.
5. Більші турбіни
Оскільки громадськість більше не може легко отримати доступ до офшорних турбін, їх також можна будувати вищими, ніж берегові, що збільшує їхню здатність вловлювати енергію вітру та виробляти електроенергію.
6. Створення робочих місць та економічний підйом
Розробка, експлуатація та технічне обслуговування морських вітрових електростанцій сприяють розвитку місцевої економіки, створюючи велику кількість робочих місць. Крім того, у міру розширення офшорного вітрового бізнесу витрати на дослідження та розробки можуть зрости, що може призвести до технологічних проривів і додаткового розширення галузі.
7. Зниження викидів вуглецю
Офшорні вітрові електростанції сприяють світовим зусиллям щодо запобігання зміні клімату , виробляючи електроенергію без викидів шкідливих парникових газів . Важливим фактором, який допоможе країнам досягти своїх цілей щодо скорочення викидів вуглецю, може бути зростання виробництва морської вітроенергетики.
Мінуси офшорних вітрових електростанцій
- Менше місцевої участі
- Проблеми з обслуговуванням
- Дорожчий
- Вплив на морське життя
- Смертність птахів
- Проблеми з передачею енергії
- Візуальний вплив
1. Менше залучення місцевого населення
Почнемо з недоліків офшорних вітрових електростанцій, а потім перейдемо до переваг. На відміну від наземних ВЕС, офшорні ВЕС не належать регіональним підприємствам. Місцевим фірмам і групам стає важче робити внески, коли потрібні більші інвестиції.
Великі корпорації є єдиними, хто володіє офшорними вітровими електростанціями. Офшорні вітряні електростанції не завжди допомагають конкретній місцевій громаді, хоча й створюють робочі місця. Тому вони не мають таких же фінансових перспектив, як наземні ВЕС.
2. Проблеми технічного обслуговування
Так, через сильні вітри морські вітрові турбіни потужніші та здатні виробляти більше енергії. Проте вони більш вразливі до пошкоджень від цих сильних вітрів. Вітрові турбіни часто пошкоджуються через нестабільні погодні умови та часті шторми.
Як результат, технічне обслуговування та ремонт морських вітрових електростанцій часто потрібні. Коли мова заходить про технічне обслуговування та ремонт, витрати, безсумнівно, високі, а обслуговування офшорних вітрових електростанцій може бути дорогим заходом.
Крім того, брак доступності створює проблеми з обслуговуванням, навіть у цьому випадку, коли гроші не є проблемою. Так, оскільки вони розташовані далеко від узбережжя, обслуговувати їх складно, а тому ремонт займає більше часу.
3. Дорожче
Будувати споруди в морі складніше, ніж на суші. Ми можемо виконувати завдання швидше та легше, використовуючи машини та інше обладнання. Однак справи стають складнішими, коли справа доходить до переміщення великого спорядження по воді.
Офшорні вітряні електростанції вимагають значних фінансових витрат через їх складну конструкцію та монтаж, особливо в глибоководних середовищах. Як результат, вони дорожчі, але оскільки для наземних вітрових електростанцій залишається менше місця, енергетичні корпорації обирають натомість офшорні вітрові електростанції. Давайте тепер розглянемо проблеми, пов’язані з офшорними вітровими електростанціями.
4. Вплив на морське життя
Розробка морських вітрових електростанцій може мати різноманітний вплив на морське життя , а шум, що виникає під час будівництва та експлуатації, може спричинити перебої в роботі об'єкта.
Порушення морського дна фундаментом може вплинути на донних істот. З іншого боку, за допомогою належного планування, спостереження та стратегій пом’якшення ці наслідки можна зменшити.
5. Смертність птахів
Крім того, може існувати ризик для популяцій птахів через офшорні вітряні електростанції, особливо для мігруючих видів. Якщо птахи зіткнуться з турбінами, можуть бути жертви. Дослідження все ще проводяться, щоб дізнатися більше про ці ефекти та створити плани зменшення ризику.
6. Проблеми передачі енергії
Може бути важко передавати електроенергію, вироблену морськими вітровими електростанціями, на материк, особливо коли це робиться на великі відстані. Необхідно мати підводні кабелі, встановлення яких може бути дорогим і складним. Крім того, може бути важко інтегрувати електроенергію в поточну систему, що вимагає інфраструктурних змін.
7. Візуальний вплив
Незважаючи на те, що офшорні вітрові електростанції зазвичай розташовані далеко в морі, вони все ж можуть бути візуально вражаючими. Вигляд вітряних турбін, що вимкнені вдалині, міг турбувати або турбувати деяких людей. Але оскільки це особиста справа, не для кожного вона буде тривожною.
Висновок
Витрати є найбільшим недоліком офшорної відновлюваної енергії. Однак це лише спонукатиме людство до науково-дослідних робіт, спрощення технології та підтримки державного фінансування, щоб зробити можливим технологічний прогрес.
Ефективність, яка генерує більше електроенергії у воді, ніж на землі, говорить сама за себе. Відновлювані джерела енергії на водній або плавучій основі доповнять наземні вітряні електростанції та сонячні електростанції на дахах у майбутньому, відкриваючи нові можливості та знижуючи бар’єри для глобального впровадження стійкої енергії.
Крім того, вітрові турбіни потребують менше часу для встановлення, ніж інші джерела енергії, незалежно від їх розташування (на суші чи на морі). Поки дме вітер, енергія вітру продовжуватиме відігравати значну роль у забезпеченні енергетичних потреб країни, як це вже було.
Коли вітрова енергетика стане більш популярною як відновлюване джерело енергії, дослідники очікують значного прогресу як у наземних, так і в морських вітрових технологіях.