フローティングウインドファームをグリーン電力の未来にする方法

フローティングウインドファームをグリーン電力の未来にする方法
Vismar UK / Shutterstock

2010年以降、風力エネルギーは世界中で持続的な成長を遂げており、洋上風力によって生成されるエネルギーの量は 毎年ほぼ30%。 世界中の国々では、増大する需要に対応し、排出量を迅速に削減するために、再生可能エネルギーの供給を迅速に立ち上げる必要があります。 この緊急性にもかかわらず、現在、洋上風力は世界の電力供給の1%未満しか供給していません。

風力発電所を建設するための主要な浅水場所の多くが開発されています。 しかし、下記の世界的な設備容量のグラフによると、洋上風力の可能性は依然として大部分が未開発のままです。

オンショア対オフショア風力

オンショアとオフショアの風力容量(浮体式風力発電所をグリーン電力の未来にする方法)キー:洋上風=薄い灰色、陸上風=暗い灰色。 イレーナ, 著者提供

この潜在的な可能性の理由は、 風の80% 海底に埋め込まれたタービンを構築するのが難しい60メートルより深い水域で、沖合で途切れることなく吹く。

ソリューションは、浮体式洋上風力発電所である可能性があります。 では、何が原因なのでしょうか。

浮体式洋上風力

既存のオフショア風力タービンの一握りのすべてのバーは、固定された基礎によって海底に取り付けられています。主に、海底の上のタービンマストに移行する大きな鋼管杭です。 これらのいわゆる固定底タービンは、水深50または60メートルに制限されています。

しかし、最近のプロジェクトには、 ハイウィンド スコットランドの沖合と 風車 ポルトガル沖で、浮体式風力タービンを構築することが可能であることを示します。 Hywindファームで使用されているような単一の4,000メガワットタービンで、英国のXNUMX世帯に電力を供給するのに十分な電力を生成できます。

しかし、世界中の人口に同等の家庭用電力を提供するには 9による2050億 100万台の洋上風力タービン(現在の数のXNUMX倍の増加)に加えて、将来のエネルギー需要に電力を供給する追加の容量が必要になります。

残念ながら、浮体式風力発電所は技術的に実現可能ですが、経済的に実行可能ではありません。 オフショアで何でもすることは 高価な。 15ギガワットの固定底型風力発電所を建設するために必要なサイト調査を完了するためのコストは、約650万ポンドです。 ファームの設置と試運転は約75億25万ポンド、運用と保守にかかる継続的なコストは年間約300万ポンドです。 約XNUMX年になる可能性のある寿命の終わりには、廃止措置のためにさらにXNUMX億ポンドが必要です。

それでも、設計と技術の初期段階にある浮体式風力発電所は、 さらに高価です。 2019年に洋上風力エネルギーを供給するための価格は、電力のMWhあたり£36から£45の範囲でしたが、浮体式風力の現在のオークションの価格は その量のXNUMX倍以上.

海洋構造物も非常に大きいです。 Hywindの154メガワットタービンの直径は380メートルです。各ブレードの長さは、A10飛行機の翼幅と同じです。 Siemens Gamesaの193メガワットタービンのローター直径は15メートルですが、米国国立再生可能エネルギー研究所の240メガワットリファレンスタービンの直径はXNUMXメートルです。 この規模のインフラストラクチャを海上で構築、設置、運用、監視、維持、廃止することは、簡単なことではありません。

世界初の浮体式風力発電所、ハイウィンドスコットランドで使用されているXNUMXつのタービンのうちのXNUMXつ。世界初の浮体式風力発電所、ハイウィンドスコットランドで使用されているXNUMXつのタービンのうちのXNUMXつ。 Terje Aase / Shutterstock

多くの場合、エネルギー会社は海上で遠くに建設しますが、単一の浮体式風力タービンは、単一の沖合の石油またはガス掘削装置よりもはるかに少ないエネルギーを生成します。 両方の構造のサイズに応じて、その稼働寿命全体で、1,000分のXNUMX未満の範囲になる可能性があります。 したがって、再生可能エネルギーからの同じエネルギー収量には、さらに多くのインフラストラクチャが必要です。 洋上風力タービンを海上に置き、それを維持するには、洋上石油またはガスからのエネルギー生産のコストに見合うように、はるかに安価になる必要があります。

従来のオフショアエンジニアリングから多くのことを学び、再生可能エネルギーへの移行を支援できます。 しかし、これ以上のことを行ったり、既存の方法や技術の効率を高めたりしても、必要なコスト削減を達成することはできません。

技術ソリューション

そのため、浮体式風力発電所の費用対効果を高めるには、新しいテクノロジーが必要になる可能性があります。 たとえば、ロボットやその他の自律技術を使用して、海底の調査から浮体式風力タービンの操作、検査、保守まで、オフショアエンジニアリング活動を制御することで、労働者のリスクを軽減し、これらの複雑なシステムをより効率的に制御できます。

人々が洋上風力発電所を定期的に点検することは、今日建設されている広大な開発にとって、そして確かに将来計画されている開発者にとっては非現実的でしょう。 浮体式風力発電所のすべての部分に組み込まれたスマートセンサーは、構造がどのように変化しているかを継続的に評価できます。

機械学習 –データを使用してコンピューターに自分で判断を下すように教える–設計中に最も効率的なアンカーを知らせたり、係留索が操作中に故障する危険性がある場合に使用できます。

機械学習では、気象データを使用してタービンブレードの位置を制御し、発電量を最大化したり、強風や暴風雨による損傷を防止したりできます。 新しい方法 物理学と機械学習を組み合わせると、少ないデータで信頼性の高い予測を行うことができます。これは、データの収集が困難なオフショアで有用です。

英国政府が お問い合わせ 気候変動に取り組むことができる種類の技術革新に入ると、洋上風力が最初の寄港地となります。 未来のテクノロジーへの投資により、浮体式風力発電所は、国の、そして世界の、再生可能エネルギー容量をスーパーチャージするのを助けることができます。会話

スーザン・グルベネック、ロイヤルアカデミーオブエンジニアリングの新興技術部門の議長-Intelligent&Resilient Ocean Engineering、 サザンプトン大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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