До 70 % больше энергии из моря: ветряные и приливные турбины сокращают затраты на 15 %

Интегрированные технологии на общих платформах обещают больше энергии, меньше затрат и меньше воздействия на окружающую среду.

Морские гибридные системы, объединяющие ветряные турбины, волновые устройства, солнечные панели и приливные турбины на одной платформе, могут увеличить выработку электроэнергии до 70%, снизить стоимость энергии на 10–15% и улучшить структурную устойчивость плавучих установок.

Вот что следует из обзора, опубликованного на сайте Преобразование энергии и управление ею раздел журнала Science Direct и перезапущен Университетом Суррея в Англии.

Интеграция нескольких технологий на общей основе позволяет нам лучше использовать морское пространство, которое в настоящее время лишь в незначительной степени занято ветряными турбинами, и генерировать более непрерывную энергию в течение дня.

Потенциал морских гибридных систем

В исследовании анализируются гибридные морские системы сбора возобновляемой энергии (HOREHS), системы, которые объединяют несколько возобновляемых источников в единую структуру. Наиболее зрелые конфигурации касаются интеграции ветровых волн, которые уже находятся на демонстрационном этапе. Комбинации ветра-приливов и ветра-солнца являются многообещающими, но все еще находятся в разработке.

Согласно проанализированным данным, добавление приливных турбин к морским ветряным электростанциям может увеличить производство до 70%. Кроме того, такие системы, как платформа NoviOcean, объединяющая ветровые, волновые и солнечные батареи, достигли коэффициента использования мощности около 40%.

Этот принцип устанавливает, что различные морские ресурсы дополняют друг друга. В одни часы ветер может быть сильнее, в другие — волны, приливы и отливы следуют предсказуемым циклам. Интеграция снижает общую изменчивость.

Какой объем морского пространства на самом деле используется морскими установками?

Морские ветряные турбины занимают обширные морские территории. Однако физические конструкции занимают менее 1% от общей площади ветряной электростанции. Остальное пространство остается неиспользованным из соображений безопасности и аэродинамических помех.

Интеграция преобразователей волновой энергии, приливных турбин или солнечных панелей на одних и тех же платформах позволяет нам лучше использовать эту площадь поверхности. Целью является увеличение производства на единицу площади и снижение воздействия на морские экосистемы.

В обзоре подчеркивается, что более эффективное использование пространства может ограничить вмешательство в организмы, населяющие или мигрирующие через эти территории.

Улучшают ли морские гибридные системы устойчивость платформы?

Один из наиболее важных аспектов касается механического отклика. Исследователи проанализировали численное моделирование и физические испытания, чтобы оценить структурную стабильность.

Добавление устройств волновой энергии к плавучим ветряным турбинам не ставит под угрозу стабильность. Напротив, это может уменьшить нежелательное движение платформы на 15% и снизить нагрузку на фундамент.

Стабильность имеет решающее значение. Морские установки подвергаются множественным нагрузкам: ветру, волнам, течениям. Встроенные системы должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать экстремальные сценарии, такие как ураганы или сейсмические явления. В исследовании подчеркивается, что большинство исследований по-прежнему сосредоточены на идеальных условиях, оставляя открытыми вопросы о долгосрочной выносливости.

Каково экономическое влияние на стоимость энергии?

Основной целью интеграции является снижение приведенной стоимости энергии (LCOE). Совместное использование фундамента, электрической инфраструктуры и операций по техническому обслуживанию позволяет добиться экономии за счет масштаба.

Проанализированные демонстрационные исследования указывают на снижение стоимости электроэнергии на 10–15 % по сравнению с автономными морскими ветряными электростанциями. Снижение CAPEX и OPEX напрямую влияет на LCOE.

По словам Юкуна Ма, соавтора исследования, «Такое снижение затрат может напрямую привести к снижению счетов для потребителей по мере расширения морской ветроэнергетики»..

Основные проблемы развития морских гибридных возобновляемых электростанций

Несмотря на прогресс, критические проблемы остаются. В исследовании подчеркивается отсутствие систематической категоризации различных конфигураций и необходимость в зрелых и проверенных методах проектирования в оперативной среде.

Вопросы, связанные с долговечностью фундаментов, подвергающихся циклическим нагрузкам в течение 20-30 лет, остаются открытыми. Необходимы демонстрационные проекты с долгосрочным мониторингом.

Успех также будет зависеть от поддерживающей политики, финансовых стимулов и наличия специализированной инфраструктуры, включая квалифицированных рабочих и суда для морских установок.

Роль в европейских климатических целях

Европейский Союз стремится к тому, чтобы к 2030 году доля возобновляемых источников энергии составляла не менее 42,5% от конечного потребления. Интегрированные системы, способные генерировать более непрерывную и предсказуемую энергию, могли бы внести значительный вклад.

В исследовании делается вывод, что технологическая интеграция представляет собой стратегическое направление, направленное на повышение эффективности на единицу морской площади, снижение затрат и улучшение социальной приемлемости морских установок.

Оффшорные гибридные системы еще не готовы к крупномасштабному развертыванию. Но данные указывают на значительный технический и экономический потенциал. Переход от экспериментирования к коммерциализации будет зависеть от способности интегрировать инженерные исследования, экономический анализ и инструменты последовательной политики.