Morskie elektrownie wiatrowe kołem ratunkowym
Dzięki silniejszym wiatrom oceanicznym i bardziej równomiernym przepływom wiatru niż na lądzie morskie farmy wiatrowe mogą produkować znacznie więcej energii w sposób bardziej niezawodny niż farmy lądowe. Jednak obecna technologia może być instalowana jedynie na wodach płytkich. Rozwiązaniem są pływające turbiny wiatrowe. Obecnie 90 % światowej globalnej mocy morskich elektrowni wiatrowych pochodzi z zakładów znajdujących się na Morzu Północnym i pobliskim obszarze Oceanu Atlantyckiego, ze względu na niewielkie głębokości i dobre warunki wiatrowe. „Połączenie tych dwóch czynników nie jest jednak powszechnie spotykane, dlatego na dużych głębokościach należy wykorzystywać elektrownie pływające,” mówi David Carrascosa, koordynator projektu SATH i dyrektor operacyjny w hiszpańskiej firmie Saitec Offshore Technologies. Wiele krajów, takich jak Irlandia, Hiszpania, Norwegia, Japonia i Stany Zjednoczone (zachodnie wybrzeże) ma wąski płytki szelf kontynentalny, po którym głębokość morza sięga ponad 50–60 metrów, co stanowi ograniczenie techniczne morskich turbin wiatrowych instalowanych na dnie, zauważa Carrascosa. Rozwiązanie wydaje się oczywiste, ale jak dotąd wysokie koszty początkowe badań utrudniały rozwój pływających elektrowni wiatrowych. „Obecnie widzimy większe zaangażowanie ze strony rządów, decydentów i sektora prywatnego oraz opracowaliśmy strategię szybkiego obniżenia kosztów pływających morskich turbin wiatrowych, które do 2030–2035 r. prawdopodobnie osiągną poziom obecnych kosztów morskich turbin wiatrowych instalowanych na dnie”, mówi Carrascosa. „Morskie elektrownie wiatrowe szybko stają się coraz bardziej konkurencyjne w porównaniu z innymi rozwiązaniami, oferując niższe ceny energii niż elektrownie atomowe i gazowe”.
Pełnowymiarowe systemy demonstracyjne
Po testach w kanale falowym zespół projektu przeszedł od modeli w skali 1:60 do modeli w skali 1:36 o wysokości około 2 m. „Teraz pracujemy nad platformą demonstracyjną w skali rzeczywistej. Urządzenie o mocy 30 KW i wysokości 18 m zamieniamy w platformę o mocy 2 MW i wysokości 70 m”, wyjaśnia Carrascosa. Każdy z etapów wymagał przeprowadzenia analiz hydrodynamicznych i wprowadzenia ulepszeń w opracowanych narzędziach oprogramowania. Największe wyzwanie polegało na przejściu od małych projektów w kontrolowanym środowisku do pełnowymiarowej instalacji. „Musieliśmy sporo się nauczyć o zamówieniach, zarządzaniu i interfejsach pomiędzy dostawcami, a dodatkowych problemów nastręczyła pandemia COVID-19”, dodaje badacz. Pandemia COVID-19 wywołała opóźnienia, dlatego test 18-metrowego modelu demonstracyjnego odbył się jesienią, na bardziej burzliwych wodach niż pierwotnie zakładano. Było to jednak szczęście w nieszczęściu. „Teraz projektujemy platformę pływającą do użytku całorocznego, która zostanie zainstalowana na Morzu Kantabryjskim, na którym panują trudniejsze warunki niż na Morzu Północnym”, mówi Carrascosa. „Nasz projekt musiał być dostosowany do fali o maksymalnej wysokości 19 m”.
Logistyka związana z pływającymi turbinami morskimi
Transport dużych turbin drogą lądową nie jest łatwy, ale statki pełnomorskie mogą dostarczyć większe turbiny do odpowiednich miejsc na morzu. „Projektujemy teraz filtr do turbin, które wkrótce osiągną moc 20 MW”, dodaje. Platformy pływające są zakotwiczone do dna morskiego za pomocą łańcuchów lub cum z lin stalowych, które umożliwiają obracanie się platformy, aby była zwrócona pod wiatr. Kabel łączy platformę ze stacją nabrzeżną. „W zależności od odległości od brzegu instalacja może wymagać pośredniej stacji morskiej zainstalowanej na dnie lub pływającej, która jest połączona z siecią elektryczną na lądzie”, wyjaśnia Carrascosa. Obszar zajmowany przez morskie farmy wiatrowe jest niewielki w skali całych oceanów i chociaż trzeba brać pod uwagę szalki żeglugowe, „nie ma wątpliwości, że wszystko uda się pogodzić”, dodaje. W ramach projektu zbadano także wzorce dotyczące transportu morskiego i komercyjnej działalności połowowej, a także wpływ platform pływających na ssaki morskie, ryby i chronione obszary środowiskowe.
Słowa kluczowe
SATH, wiatr morski, turbina wiatrowa, energia, energia odnawialna, energia wiatrowa, Morze Północne, Morze Kantabryjskie
