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.
Tegniese oplossings
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, Royal Academy of Engineering Chair in Emerging Technologies - Intelligent & Resilient Ocean Engineering, Universiteit van Southampton
Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.
verwante Boeke
Uittreksel: Die mees omvattende plan wat ooit voorgestel is om globale verwarming te keer
deur Paul Hawken en Tom Steyer
In die gesig van wydverspreide vrees en apatie het 'n internasionale koalisie van navorsers, professionele persone en wetenskaplikes vergader om 'n stel realistiese en vet oplossings vir klimaatsverandering te bied. Een honderd tegnieke en praktyke word hier beskryf. Sommige is bekend; Party waarvan jy nooit gehoor het nie. Hulle wissel van skoon energie om meisies in laer-inkomste lande op te voed tot grondgebruikspraktyke wat koolstof uit die lug trek. Die oplossings bestaan, is ekonomies lewensvatbaar, en gemeenskappe regoor die wêreld is tans besig om hulle met vaardigheid en vasberadenheid te bewerkstellig. Beskikbaar op Amazon
Ontwerp van klimaatoplossings: 'n beleidsgids vir laekoolstof-energie
deur Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Aangesien die gevolge van klimaatsverandering alreeds op ons afkom, is die behoefte om die uitstoot van kweekhuisgasse wêreldwyd te verminder, niks minder as dringend nie. Dit is 'n uitdagende uitdaging, maar die tegnologieë en strategieë om dit die hoof te bied, bestaan vandag. 'N Klein stel energiebeleide, wat goed ontwerp en geïmplementeer is, kan ons op die weg na 'n koolstofarme toekoms plaas. Energiestelsels is groot en ingewikkeld, dus moet energiebeleid gefokus en kostedoeltreffend wees. Een-maat-pas-almal-benaderings sal die werk eenvoudig nie doen nie. Beleidmakers het 'n duidelike, omvattende hulpbron nodig wat die energiebeleid uiteensit wat die grootste impak op ons klimaatstoekoms sal hê, en beskryf hoe om hierdie beleide goed te ontwerp. Beskikbaar op Amazon
Dit verander alles: Kapitalisme teen Die Climate
deur Naomi Klein
In Dit verander alles Naomi Klein beweer dat klimaatsverandering nie net 'n ander probleem is om netjies tussen die belasting en gesondheidsorg geliasseer te word nie. Dit is 'n alarm wat ons noem om 'n ekonomiese stelsel op te los wat ons al in baie opsigte misluk. Klein bou die saak noukeurig aan, hoe ons ons kweekhuisvrystellings op groot skaal verminder, is ons beste kans om gelyke ongelykhede gelyktydig te verminder, ons gebroke demokrasieë te heroorweeg en ons gesonde plaaslike ekonomieë te herbou. Sy ontbloot die ideologiese wanhoop van die klimaatveranderende deniers, die messiaanse wanpersies van die geoengineerders en die tragiese nederlaag van te veel hoofstroom-groen inisiatiewe. En sy demonstreer presies waarom die mark nie die klimaatkrisis kan oplos nie, maar nie die situasie kan vererger nie, maar dit sal eerder erger maak, met steeds meer ekstreme en ekologies skadelike ontginningsmetodes, gepaardgaande met rampspoedkapitalisme. Beskikbaar op Amazon
Van Die Uitgewer:
Aankope op Amazon gaan die koste om u te bring, te dek InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, en ClimateImpactNews.com gratis en sonder adverteerders wat jou blaaitoontjies dop. Selfs as jy op 'n skakel klik, maar nie hierdie geselekteerde produkte koop nie, enigiets anders wat jy in dieselfde besoek op Amazon koop, betaal ons 'n klein kommissie. Daar is geen bykomende koste vir u nie, dus dra by tot die moeite. Jy kan ook gebruik hierdie skakel Om te enige tyd vir Amazon te gebruik, sodat u ons pogings kan ondersteun.
