Миру нужно 200 000 оффшорных ветряков

Чтобы достичь «чистого нуля», миру может понадобиться 200 000 морских ветряков, генерирующих 2TW энергии.

Для сравнения, к концу 2022 г. 63 ГВт оффшорных ветровых мощностей было установлено по всему миру. В течение следующих 28 лет сектор оффшорной ветроэнергетики должен расшириться, чтобы он мог производить энергию в 32 раза больше, чем его нынешняя мощность.

Но куда мы поместим все эти дополнительные оффшорные ветряные электростанции? Их местонахождение должно быть выбрано так, чтобы максимизировать их выход энергии и их социальные выгоды, обеспечивая при этом минимально возможное воздействие на окружающую среду. Сбалансировать все эти факторы — непростая задача.

Чтобы решить, где разместить новые турбины, хорошей отправной точкой является определение того, какую часть океана нам нужно использовать, чтобы достичь нулевых целей к 2050 году. Этот расчет зависит от размеров турбин, вероятного развития технологии ветроэнергетики до 2050 года и точной конфигурации турбин на ветряной электростанции.

Вместе эти факторы определяют будущую «плотность мощности» оффшорных ветровых электростанций — сколько оффшорных ветровых мощностей можно установить на единицу площади пространства в океане. Цифра, необходимая для достижения чистого нуля, составляет 4 МВт на квадратный километр. Это означает, что площадь океана, необходимая для морского ветра, составляет около 500 000 кв. км, что примерно равно площади Франции.

Когда известно общее пространство, следующая задача — собрать данные о факторах, сдерживающих развитие инфраструктуры в океане. Существует множество ограничений, от обеспечения достаточной скорости ветра для вращения турбин, до избегания судоходных путей и морских охраняемых районов, до сложности строительства на морском дне.

Запретные зоны

Некоторые типы ограничений создают «запретные зоны», потому что оффшорная ветряная электростанция вызовет явное и неприемлемое нарушение существующей деятельности, например, площадка, используемая для военных учений, бурения нефтяных скважин или судоходства.

Что касается других ограничений, это случай определения того, вредно ли чистое воздействие ветряной электростанции для окружающей среды или для уже существующей деятельности. Важно определить, насколько переполнены потенциальные сайты, поскольку это обеспечивает базовый уровень или отправную точку для оценки пригодности сайта.

Наше недавнее исследование показывает, как такие соображения можно использовать для определения подходящих будущих площадок для морских ветряных электростанций на примере вод Великобритании.

Великобритания является ведущим регионом для оффшорной ветроэнергетики, поэтому страна предлагает понимание в проблемы, с которыми сталкиваются во всем мире при размещении новых ветровых электростанций. Великобритания также является лидером в законодательстве о чистом нуле, включая планы по преобразованию энергетической инфраструктуры.

В нашем исследовании использовались 34 различных слоя ограничений, из которых определялось доступное пространство для будущих сайтов путем исключения запретных зон и зон скопления людей. Мы определили доступное пространство океана для будущих оффшорных ветряных турбин площадью около 240 000 кв. км, что эквивалентно площади суши Великобритании.

Данные также показывают, что для достижения базовой нулевой цели по чистоте электрификация дома в Великобритании 7% этой доступной площади необходимо будет использовать для морских ветровых электростанций. Бытовая электрификация относится к переводу домов на электрическое отопление (преимущественно) газом.

Для более амбициозных целей декарбонизации оффшорной ветроэнергетики, учитывающих, среди прочего, рост внутреннего спроса на электроэнергию, требуемое пространство увеличивается до 44%.

Если будущие морские ветряные электростанции будут делили поровну на доступном для них пространстве до 70% будущих сайтов будут перекрываться от одного до трех ограничений. Более того, около 90% будущих площадок должны будут располагаться на большой глубине (примерно 60 м).

Новые технологии, такие как плавучие платформыбудет иметь решающее значение для установки ветряных турбин в этих местах.

Наше исследование предполагает, что огромное расширение оффшорных ветряных электростанций, необходимое для достижения целевых нулевых показателей, может быть достижимо. Кроме того, это можно сделать без увеличения среднего уровня перекрытия с существующей деятельностью в водах Великобритании.

Тем не менее, все еще возможно, что распространение морского ветра может нанести вред окружающей среде или ограничить существующую деятельность в океане. Например, в случае морских охраняемых зон ветряные электростанции могли бы остановить распространение рыбы и животных в прилегающие части океана. Потенциально это подорвет некоторые из целей создания охраняемой зоны.

Усиление взаимодействия между ветряными электростанциями, природными экосистемами, объектами наследия, такими как затонувшие корабли, и деятельностью человека неизбежно. Без тщательное планирование и исследования, эти взаимодействия могут нанести вред окружающей среде и нарушить более широкую человеческую деятельность. Поэтому их необходимо предвидеть и принимать меры.

Однако переход к турбинам, расположенным на большей глубине и дальше от берега, сопряжен с некоторыми реальными проблемами. Именно эти проблемы необходимо будет преодолеть улучшенная технология.

• Авторами этой статьи являются Хьюго Путухена, научный сотрудник в области морских возобновляемых источников энергии; Фрейзер Стерт, профессор археологии; и Сьюзан Гурвенек, заведующая кафедрой новых технологий Королевской инженерной академии – интеллектуальная и устойчивая океанская инженерия, Саутгемптонский университет.
• Эта статья переиздана с Разговор по лицензии Creative Commons

Получайте ежедневный информационный бюллетень TechCentral