浮动涡轮机在北海的Hywind苏格兰项目。

浮动涡轮机在北海的Hywind苏格兰项目。ØyvindGravås/ Woldcam - Equinor Asa

将浮动涡轮机迎来一波海上风吗?

随着风能的位置填补陆上和近岸,公司正在部署浮动涡轮机,这些浮动涡轮机可以在深水中摆脱,从海岸看。支持者争夺新技术可以提高风力行业,但艰巨的挑战仍然存在。

在苏格兰的东部最岬角,彼得头的旧渔港在北海伸出。“在晴朗的一天,”阿萨斯泰尔盖德,经济发展官员,阿伯丁郡委员会“从港口中,你可以制作王国公园的涡轮机。”

在Windswept Northern Scotland中,在陆地和海岸沿岸的充气阵列有限的空间,距离五大高耸的位置574英尺高的涡轮机近海15英里,这只是这种可再生能源项目的一个新颖性。事实上,Hywind苏格兰为超过20,000个家庭产生足够的电力,是第一个漂浮在海面上的风能阵列,而不是被挖到海洋床上。支持者说,技术为新一代绿色能源。

“海风”项目位于水下300多英尺处,其开创性之处在于,巨大的桅杆和涡轮机安装在具有浮力的钢筋混凝土龙骨中,使它们能够直立在水面上,就像捕鱼时的浮子一样。涡轮机的近10000吨圆柱形底座固定在适当的位置,其中三个绷托系泊电缆连接到锚,锚杆躺在海底上。

与普通的海上风力涡轮机相比,长大的塔楼沉入海床并螺栓固定在浅海中,漂浮在浅水区60到160英尺深处,浮动涡轮机的优势在于,他们可以进入大型远洋的海水,长达半英里deep, where the world’s strongest and most consistent winds blow. In Europe, where the density of onshore and near-shore wind turbines in places like Germany, the United Kingdom, and Norway has spurred increasing opposition to new arrays, the floating turbines can be installed over the horizon, out of sight of coastal residents.

“浮动风力具有巨大的潜力,可以成为达到气候目标的核心技术,”一位专家说。

德国罗斯托克大学(University of Rostock)风能技术专家弗兰克·亚当(Frank Adam)说:“浮动风力发电具有巨大的潜力,可以成为欧洲和世界各地实现气候目标的核心技术。”

亚当说,超越了传统的海上涡轮机的距离之外的海洋空间占世界海水的80%,为浮动阵列开辟了道路。“在过去的几年里,这项技术已经取得了巨大的进步,王仁表明它可以作为整个公园工作,”亚当说。“现在,农场必须越来越大,表明各国政府和投资者在真正大规模中可行。”

一些可再生能源专家仍然持怀疑态度,即浮动海上风力涡轮机的高成本 - 目前他们产生的电力通常是几乎是两次与近岸风力涡轮机一样昂贵,陆基风力涡轮机的三倍 - 将足够远,以竞争其他清洁能源技术。

“在土地上建造涡轮机将始终更便宜,这就是将要达到的[排放量级]目标,”R. Andreas Kraemer,创始人和主任Emeritus说生态研究所,以柏林为基础的智库。“即使浮动公园在某些情况下可能比固定的海上风电厂更便宜,并且可以在更大的海域部署,它仍然是海上工程 - 这使得构建,部署和维护昂贵。由于海洋环境的腐蚀性,但车站的寿命很短。“

漂浮式风力涡轮机用链条将其固定在深达半英里的海底。

漂浮式风力涡轮机用链条将其固定在深达半英里的海底。Joshua Bauer / Nrel

但浮动风阵的倡导者介绍,随着这些技术的效率升起,陆上和近岸风能的成本一直稳步下降;他们争夺相同的趋势可能会降低漂浮海上风的成本。Hywind Scotland Array - 挪威公司Equinor拥有的75%,以前的STATOIL - 已经运作了近三年和仍然漂亮,发电功率在2017年的奥菲利亚飓风期间,以及其他风速100英里每小时、浪高27英尺的严酷冬季风暴期间。

欧洲和日本正在建设其他浮动风力项目,其中一些的涡轮机比Hywind还要大。在葡萄牙,正在建设中的WindFloat Atlantic项目预计将产生足够的电力60,000所房屋当它在今年晚些时候完成时。法国浮动风电写入其清洁能源计划,并表示旨在成为一个世界领导者在部署技术时。它有专门的现场和风电场的价格支持离开布列塔尼和地中海海岸。苏格兰,渴望今年可再生能源的所有电力需求,有新的浮动公园,包括刚刚苏格兰南部。

Walt Musial是美国政府资助的全国可再生能源实验室的海上风能专家,该研究所是由美国政府资助的研究所表示,在美国,两岸的沿海水域往往对传统的海上风力涡轮机往往太深了;他注意到近60%的海上风电场,在深度大于200英尺的地方存在。这为浮动风能技术创造了另一个机会。

斯图加特大学(University of Stuttgart)浮动风力发电国际研究项目负责人程文波(Po Wen Cheng)说,浮动风力涡轮机产生的能量可能比最大的陆上或海上技术产生的能量还要多。他说,不仅深水处的风比靠近海岸处的风更强大,而且这种可弯曲的悬浮钻机的物理特性使它们能够携带更大的涡轮机。他说:“涡轮机越大,在合适的条件下就能产生越多的能量。”Cheng认为,浮动涡轮机甚至可能比当今最大的海上钻井平台还要高,或许有400英尺高的叶片和延伸到空中近1000英尺高的塔,和埃菲尔铁塔一样高。Cheng说,这种尺寸的涡轮机可以产生目前最先进的陆地涡轮机的三倍的电力。

“固定底部的海上风将耗尽空间,就像陆上在某些地方一样,”Wind Companatione高管说。

专家们说,虽然一些浮动涡轮机的精细结构仍在调整中,但技术是可靠的。几十年来,石油和天然气行业一直在使用类似的海洋技术。(苏格兰海风公司的主要所有者Equinor是挪威最大的石油和天然气公司。)桅杆和转子与传统的海上风力涡轮机相同。亚当说:“浮式涡轮机可以采用过去10年风力发电发展的大量知识和经验,这给了它们一个巨大的飞跃。”与传统的海上风阵列一样,浮动涡轮机通过重型水下电缆将电力传输到沿海电网。

在欧洲雄心勃勃的计划到2050年碳中性,所有类型的风能突出显示。虽然陆上风公园是最具成本效益的解决方案,但他们已被激动人员遭遇僵硬的反对,他们反对他们犹豫了景观,靠近他们的家园,以及对自然,特别是鸟类的影响。在一些国家,如德国和挪威,公民反对意见几乎是陆上风停止。

海上风电场在北海,波罗的海,其他地方在欧洲的清洁能源大幅增加,并将价格驱动到与化石燃料竞争的水平。但欧洲目前的离岸产量大约是国际能源机构(IEA)和欧洲联盟表示欧洲应该达到2050年的风力供应的5%至10%满足其目标根据巴黎协议。问题是,近岸风阵列大幅增加根本不可行,部分原因是捕鱼舰队,保护群和沿海居民的反对。

这是浮动公园进入方程式的地方,乔纳森科尔·伊伯德拉州伊伯拉瓦议长议长,世界领先的风力发电生产商之一。“在经济的所有部门都需要绿色能源,”科尔说。“固定底部的海上风将远远超出今天的东西,但它也会耗尽空间,就像陆上在某些地方一样。”

一个漂浮的涡轮机被拉到葡萄牙海岸外的海上为WindFloat大西洋项目,现在正在建设中。

一个漂浮的涡轮机被拉到葡萄牙海岸外的海上为WindFloat大西洋项目,现在正在建设中。Dockgo / Windloat大西洋

丹麦奥胡斯大学的野生动物生态学家Ib Krag Petersen说,鹰、鸭、狮鹫、鹳和塘鹅等鸟类可能会与海上钻井平台的巨大刀片相撞。但是,他说,在涡轮机密度和鸟类群落分布较薄的深海风阵列中,与近岸风阵列相比,对海鸟的影响较小。

Hywind Project在当地经济发展管理员Reid的Aberdeenshire享有广泛的支持。除此之外,Equinor曾与Peterhead停靠的突出渔业部门合作,以免干扰其运营。

投资者和可再生能源公司表示,全面推出浮动风阵列的最大障碍是政府、公用事业公司和金融家认识到这项技术是可行的,成本将不可避免地下降。“我们需要各国政府的承诺,就像法国、苏格兰和日本所做的那样,帮助建设更大的水上公园,”跨国海上风力开发商Ideol的首席销售和营销官布鲁诺•格斯希耶(Bruno Geschier)说。

罗斯托克大学亚当说:“它很容易生产一个或多次浮动涡轮机,但是10或20或100,这是另一个故事。”他说,这需要供应链,造船厂和港口,可以处理这种巨大的结构,以及串行制造的工厂。

尽管面临这些挑战,但利用如此多的公海来生产可再生能源的前景仍然是一个诱人的提议。正如国际能源署指出的,理论上,海上风力发电单靠它就能满足欧洲、美国和日本的全部电力需求。