Sedert 2010 het windenergie wêreldwyd volgehoue ​​groei gegroei, met die hoeveelheid energie wat deur buitelandse wind opgewek word byna 30% elke jaar. Lande regoor die wêreld moet vinnig hernieubare energievoorraad opskerp om in die groeiende vraag te voorsien en die uitstoot vinnig te verminder. Ondanks hierdie dringendheid, voorsien die wind in die buiteland tans minder as 1% van die wêreld se elektrisiteitstoevoer.
Baie van die belangrikste vlakwaterlokasies vir die bou van windplase word ontwikkel. Maar die potensiaal van buitelandse wind bly steeds grootliks onbenut, volgens die grafiek van wêreldwye geïnstalleerde kapasiteit hieronder.
Buitelandse vs buitelandse windkapasiteit
Sleutel: buitelandse wind = liggrys, en wind op die land = donkergrys. IRENA, skrywer met dien verstande
Die rede vir hierdie onbenutte potensiaal is dit 80% van die wind blaas ononderbroke verder in die buiteland - in water dieper as 60 meter, waar turbines wat in die seebodem ingebed is, moeilik is om te konstrueer.
Die oplossing kan wees op drywende buitelandse windplase. So, wat hou hulle terug?
Swaai buitelandse wind
'N Handvol bestaande windturbines in die buiteland word aan die seebodem vasgemaak deur 'n vaste fondament - meestal 'n groot staal buisvormige stapel wat oorgaan na die turbinemast bokant die seebodem. Hierdie sogenaamde vastebodem turbines is beperk tot waterdieptes van 50 of 60 meter.
Maar onlangse projekte, insluitend Hywind langs die kus van Skotland en Windvloot uit Portugal, wys dat dit moontlik is om drywende windturbines te bou. 'N Enkele ses megawatt-turbine - soos dié wat op die Hywind-boerdery gebruik word - kan genoeg krag opwek om 4,000 huise in die Verenigde Koninkryk aan te wakker.
Maar om ekwivalente huishoudelike elektrisiteit te voorsien vir 'n wêreldbevolking van 9 miljard teen 2050 sou iets soos 'n halfmiljoen windturbines in die buiteland benodig - 'n 100-voudige toename in die huidige getal - plus die ekstra kapasiteit om elektrisiteit te voorsien vir toekomstige energiebehoeftes.
Ongelukkig, hoewel drywende windplase tegnies uitvoerbaar is, is hulle nie ekonomies lewensvatbaar nie. Om buitelands te doen is duur. Om 'n windplaas met 'n vaste bodem van een gigawatt te bou, beloop die koste vir die voltooiing van die nodige terreinopname ongeveer £ 15 miljoen. Die installering en inbedryfstelling van die plaas sou ongeveer £ 650 miljoen beloop, terwyl die lopende koste vir die bedryf en onderhoud ongeveer £ 75 miljoen per jaar beloop. Aan die einde van sy lewe, wat ongeveer 25 jaar kan duur, is daar nog £ 300 miljoen nodig vir die ontmanteling.
Maar drywende windplase, wat nog in die vroeë dae van hul ontwerp en tegnologie is, is selfs duurder. Terwyl die prys vir die aflewering van buitelandse windenergie in 2019 tussen £ 36 en £ 45 per MWh elektrisiteit gewissel het, word die huidige veilings vir drywende wind geprys meer as twee keer die bedrag.
Buitelandse strukture is ook baie groot. Die Hywind-turbines van ses megawatt is 154 meter in deursnee - elke lem is dieselfde lengte as 'n vlerkspan van die A380-vliegtuig. Die Siemens Gamesa-turbine van 10 megawatt het 'n rotordiameter van 193 meter, terwyl die Amerikaanse nasionale hernubare energielaboratorium 15 megawatt-verwysingsturbine 'n deursnee van 240 meter het. Die konstruksie, installering, bedryf, monitering, instandhouding en ontmanteling van hierdie infrastruktuur in die oseaan is geen triviale taak nie.
Twee van die vyf turbines wat op die wêreld se eerste drywende windplaas gebruik word, Hywind Scotland. Terje Aase / Shutterstock
Terwyl energieondernemings dikwels ver op see bou, produseer 'n enkele drywende windturbine baie minder energie as 'n enkele offshore olie- of gasinstallasie. Afhangend van die grootte van albei strukture, kan dit oor die gebruiksduur van 1,000 keer minder wees. Dus is meer infrastruktuur nodig vir dieselfde energieopbrengs uit hernubare energie. Om 'n windturbine op die see uit te sit en daar te hou, moet dit baie goedkoper word om by die koste van energieproduksie van olie of gas in die buiteland te pas.
Baie kan geleer word uit tradisionele buitelandse ingenieurswese om te help met die oorgang na hernubare energie. Die nodige kosteverminderings kan egter nie bereik word deur meer van dieselfde te doen of die doeltreffendheid van bestaande metodes en tegnologieë te verskerp nie.
Daarom sal nuwe tegnologieë nodig wees om drywende windplase koste-effektief te maak. Byvoorbeeld, die gebruik van robotte en ander outonome tegnieke om buitelandse ingenieursaktiwiteite te beheer - van die ondersoek na die seebodem tot die bestuur, inspeksie en instandhouding van 'n drywende windturbine - kan die risiko vir werkers verminder en meer doeltreffende beheer van hierdie komplekse stelsels gee.
Roetine-inspeksies van buitelandse windplase deur mense sou onprakties wees vir die groot ontwikkeling wat vandag gebou word, en beslis vir diegene wat in die toekoms beplan word. Slim sensors wat in alle dele van 'n drywende windplaas ingebou is, kan deurlopend bepaal hoe die struktuur vaar.
Masjienleer - wat data gebruik om rekenaars te leer om self besluite te neem - kan gebruik word om die doeltreffendste anker tydens ontwerp te vertel, of as 'n aanleglyn die gevaar loop om te misluk tydens die werking.
Masjienleer kan alreeds weerdata gebruik om die posisies van turbine-lemme te beheer, om die hoeveelheid energie wat hulle opwek of skade in hoë winde of storms te voorkom, te maksimeer. Nuwe metodes die kombinasie van fisika met masjienleer kan betroubare voorspellings maak met minder data, wat nuttig is in die buiteland waar dit moeilik kan wees om data in te samel.
Soos die Britse regering 'n aanvang neem ondersoek in die soort tegnologiese innovasies wat klimaatsverandering kan aanpak, is buitelandse wind die eerste hawe. Met belegging in die toekoms van die tegnologie, kan drywende windplase help om die land se en die wêreld se hernubare energie te verhoog.
Susan Gourvenec, Koninklike Akademie vir Ingenieurswese-leerstoel in ontluikende tegnologieë - intelligente en veerkragtige oseaan Ingenieurswese, Universiteit van Southampton
Jy is hier: Tuis > Sosiale en politieke > omgewing > klimaat > Oplossings > Hoe om drywende windplase te maak die toekoms van groen elektrisiteit