Υπεράκτιος άνεμος - Σύντομο ιστορικό

Πιστοποίηση: Χρησιμοποιείται με την άδεια του Worldsfairchicago1893.com

© Peterjohn Chisholm / AdobeStock

Previous Next

Ευτυχισμένη 80ή γενέθλια Ναυτιλιακό ρεπόρτερ & Engineering News ! Ογδόντα χρόνια είναι μια σημαντική εκδοτική και επιχειρηματική ολοκλήρωση!
Τα γενέθλια πάντα προκαλούν μια ματιά πίσω. Μια 80ετής αναθεώρηση ξεκινά το 1939, το κλείσιμο μιας πολύ προκλητικής δεκαετίας, η έναρξη των εκδηλώσεων που εξακολουθούν να αντηχούν σήμερα. Η σημαντικότερη ιστορία της ιστορίας βρίσκεται στα τελευταία 80 χρόνια.

Η ενέργεια κυριάρχησε σε όλες αυτές τις δεκαετίες. Σκεφτείτε ότι η χρήση ενέργειας ξεκίνησε μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο από το 1950 έως το 1975. Υπήρχε δύναμη για τα πάντα, από τις φαινομενικά ατελείωτες πηγές πετρελαίου, φυσικού αερίου και άνθρακα και η πυρηνική ενέργεια στέκεται δίπλα.
Στη συνέχεια, ανάκληση ενέργειας από το 1975 έως το 2000. Δεν είναι τόσο ευχαριστημένοι. Οι πιο συγκλονιστικές - πραγματικές ελλείψεις ενέργειας, και το κόστος που εκτοξεύει. Εξίσου σοκαριστικές: κοινωνικές και περιβαλλοντικές καταστροφές που δεν μπορούσαν πλέον να απομακρυνθούν, από το Exxon Valdez μέχρι τα ορυχεία των λωρίδων προς το νησί Three Mile Island μέχρι το αστικό νέφος.
Τώρα, σκεφτείτε τα τελευταία 19 χρόνια. Το πεδίο Bakken. Η λεκάνη της Περμιάν. Υποβρύχια εξόρυξη ωκεανών. Και μια εκλεπτυσμένη βιομηχανία έτοιμη για οποιοδήποτε παιχνίδι οπουδήποτε, λειτουργώντας σε κορυφαία επιστημονική και τεχνική ανδρεία.

Αλλά υπήρξαν τεράστιες αλλαγές τα τελευταία 19 χρόνια. Το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και ο άνθρακας δεν είναι πλέον όλη η ιστορία. Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας - ηλιακή και ηλιακή - έχουν μετακινηθεί πιο κοντά στην κεντρική σκηνή, όπου θα παραμείνουν και θα αυξηθούν. Γιατί; Επειδή οι άνθρωποι σαν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Δεν θέλουν να αισθάνονται την ενοχή ενέργειας. Ή πιο έντονα, ένοχος για τις επιπτώσεις της ενέργειας, από τη λάσπη άνθρακα στο Deepwater Horizon στο κλίμα για την παρακολούθηση αναλωμένου πυρηνικού καυσίμου για χίλια χρόνια.

Μην κάνετε κανένα λάθος, τα επόμενα 80 χρόνια ο κόσμος είναι τυχερός που θα έχει άφθονες ποσότητες πετρελαίου και φυσικού αερίου - αναλαμβάνει υπεύθυνα και παράγεται, αλλά στο μέλλον θα βουτάει, χωρίς να χαμογελάει, σε μηχανές υψηλής απόδοσης.

Τα επόμενα 80 χρόνια, ο κόσμος είναι διπλά τυχερός που έχει την ευκαιρία να ενσωματώσει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, και πάλι, κυρίως αιολική και ηλιακή. Αυτές δεν είναι τυχαίες και αποσυνδεδεμένες ευκαιρίες. Όπως όλες οι εξελίξεις, αυτές οι επιλογές είναι εξελικτικές, επιτρέπονται από τις αποφάσεις που έχουν ληφθεί και οι εργασίες άρχισαν πριν από χρόνια.

Στο πνεύμα της επιστροφής, εδώ είναι μια σύντομη ανασκόπηση του αιολικού πάρκου και πώς η ανάπτυξή του έχει εντοπιστεί ταυτόχρονα με την 80ετή επιτυχία του ναυτικού ρεπόρτερ. Συγκριτικά, η υπεράκτια αιολική ενέργεια είναι ένας αρχάριος (εντάξει, χωρίς να υπολογίζουμε την αιολική ενέργεια για πλοία και σκάφη). Το πρώτο εμπορικό υπεράκτιο αιολικό πάρκο χτίστηκε το 1991, στη Δανία. Το πρώτο αμερικανικό έργο στο Block Island, RI, το 2016!

Για να ορίσετε ένα χρονοδιάγραμμα σε ένα σύγχρονο πλαίσιο, αυτή η αναθεώρηση βασίζεται σε μια συναρπαστική ιστορία αιολικής ενέργειας που αναπτύχθηκε από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ. Στην περιοχή, η ιστορία του DOE ξεκινά το 1850, όταν ιδρύθηκε η αμερικανική εταιρεία παραγωγής κινητήρων Wind Engine από τους Daniel Halladay και John Burnham.
Το 1890, εφευρέθηκαν λεπίδες ανεμόμυλου χάλυβα, οδηγώντας στην ανάπτυξη ενός εικονικού δυτικού συμβόλου.
Σημαντικό μάθημα: οι τεχνολογικές εξελίξεις, τότε όπως και σήμερα, είναι κρίσιμες σε όλες τις ενεργειακές εξελίξεις.

Το 1893, δεκαπέντε εταιρείες ανεμόμυλων παρουσίασαν την αιολική ενέργεια στην Έκθεση του Παγκόσμιου Σικάγου. Διαφορετικά μοντέλα, ξύλο, χάλυβας και σίδηρος, προσαρμόζονταν σε συγκεκριμένες τοποθεσίες και συνθήκες.

Μετά το 1893, το χρονοδιάγραμμα του DOE πηδά 48 χρόνια μέχρι το 1941, καταγράφοντας ότι η μεγαλύτερη ανεμογεννήτρια της εποχής έδωσε 1,25 megawatts σε ένα βοηθητικό πρόγραμμα του Vermont. Αλλά υπάρχει ένα μάθημα σε αυτό το κενό σχεδόν μισού αιώνα. Τα ηλεκτρικά βοηθήματα της Αμερικής είχαν αναπτυχθεί γρήγορα, αλλά χωρίς άνεμο. Τα ηλεκτρικά συστήματα και οι νέες απαιτήσεις που επιβάλλονται στα συστήματα απαιτούν σταθερή και σταθερή ισχύ - σκεφτείτε τον άνθρακα και το υδρογόνο. Ο διακεκομμένος άνεμος ήταν καλός για απομακρυσμένες, μοναδικές τοποθεσίες, αλλά ανεπαρκείς για νέους ηλεκτροφόρους αστικούς σιδηρόδρομους, για παράδειγμα.

Στη συνέχεια, το χρονοδιάγραμμα πετάει άλλα 29 χρόνια στο 1970. Καταγράφει: "Η τιμή του πετρελαίου εξαντλείται και το ενδιαφέρον και η έρευνα σε ανεμογεννήτριες και η ισχύς που παράγουν".

Στη συνέχεια, τα γεγονότα επιταχύνουν:

- 1978 - Ο Πρόεδρος Κάρτερ υπέγραψε το νόμο για τη ρύθμιση του δημόσιου τομέα, απαιτώντας από τις εταιρείες να αγοράσουν ένα ορισμένο ποσό ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, συμπεριλαμβανομένου του ανέμου.

- 1980 - Τα πρώτα αιολικά πάρκα χρησιμότητας εγκαθίστανται στην Καλιφόρνια.

- 1981 - Οι επιστήμονες της NASA Larry Viterna και Bob Corrigan αναπτύσσουν τη "μέθοδο της Viterna", η οποία γίνεται η πιο κοινή μέθοδος που χρησιμοποιείται για την πρόβλεψη της απόδοσης του ανεμοστρόβιλου, αυξάνοντας την απόδοση της παραγωγής στροβίλων μέχρι σήμερα.

- 1991 - Δανία - Η Dong Energy (τώρα Orsted) ανέθεσε στο Windby, το πρώτο αιολικό πάρκο ανοικτής θαλάσσης, το οποίο κατασκευάστηκε σε νερό μεταξύ δύο και πέντε μέτρων βάθος. Οι 11 τουρμπίνες της Windby παρείχαν ενέργεια σχεδόν για 2200 νοικοκυριά. Διήρκεσε 25 χρόνια, περισσότερο από το αναμενόμενο και αποσυναρμολογήθηκε το 2017. Το Windby ήταν ανεκτίμητο ως εργαστήριο εργασίας, βοηθώντας τις δανικές εταιρείες να αποκτήσουν τεχνογνωσία, τόσο τεχνικά όσο και να μάθουν πώς να εξάγουν αυτή τη νέα υπεράκτια επιχείρηση. Ίσως το πιο σημαντικό μάθημα: το Windby χρησίμευσε ως σταθμός παραγωγής ενέργειας, προσθέτοντας και συμπληρώνοντας ένα συνολικό ηλεκτρικό σύστημα.

- 1992 - Ο πρόεδρος Μπους υπέγραψε τον νόμο για την ενεργειακή πολιτική, εγκρίνοντας μια πίστωση φόρου παραγωγής 1,5 δισεκατομμυρίων ανά κιλοβατώρα ηλεκτρικής ενέργειας από αιολική ενέργεια και αποκαθιστώντας την εστίαση στη χρήση ανανεώσιμης ενέργειας.

- 1993 - Εγκαθιδρύεται το Εθνικό Κέντρο Τεχνολογίας Αιολικών.

- 2011 - Ένα κρίσιμο έγγραφο: Η Εθνική Στρατηγική Αιολικής Υπεράκτιας του DOE, ένα σχέδιο συνεργασίας με το Υπουργείο Εσωτερικών. Ο στόχος: μείωση του κόστους της ενέργειας μέσω της ανάπτυξης τεχνολογίας και μείωση των χρονοδιαγραμμάτων ανάπτυξης.

Ο Gary Norton είναι Ανώτερος Σύμβουλος Τεχνολογιών Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας στο Γραφείο Τεχνολογιών Αιολικής Ενέργειας της DOE. Ο Norton ήταν συγγραφέας της στρατηγικής για το 2011 και της επικαιροποίησης της στρατηγικής του 2016. Ρωτήθηκε: Πώς κάνει ο ανοικτός άνεμος - κινούμαστε πολύ αργά ή πού πρέπει να είμαστε;
"Νομίζω ότι κάνουμε πραγματικά καλά", απάντησε ο Norton. Αναφέρει ότι η συνεργασία μεταξύ των συνεργατών είναι ιδιαιτέρως σημαντική και παραγωγική, καθώς το DOE επικεντρώνεται στην τεχνική πρόοδο που θα μείωνε το κόστος της υπεράκτιας αιολικής ενέργειας, ενώ το Bureau of Ocean Energy Management (BOEM) εργάστηκε για καλύτερους τρόπους για να επιταχύνει τη σύνθετη κανονιστική διαδικασία για τα ωκεάνια έργα.

CutGary Norton
Gary Norton, Sr. Σύμβουλος Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, Γραφείο Ενεργειακής Απόδοσης και Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, Τεχνολογίες Αιολικής Ενέργειας

Ο Norton είπε ότι οι αρχικές προβλέψεις της στρατηγικής του 2011 ήταν "αρκετά φιλόδοξες". Τώρα, ωστόσο, "τα πράγματα ξεκινούν πραγματικά σε πολλά κράτη με πολλούς κατασκευαστές έργων και δεσμεύονται οικονομικά." Όταν ξεκίνησε αυτή η εργασία, κυριαρχούσε η αβεβαιότητα. "Τώρα συμβαίνει", ανέφερε, αναφέροντας, για παράδειγμα, τις τεράστιες αυξήσεις στις εκτιμήσεις των τοποθεσιών. "Στη Μασαχουσέτη," αναφέρουν οι Norton, "οι πρόσφατες προσφορές μίσθωσης χώρων αιολικής ενέργειας της BOEM αυξήθηκαν στα 135 εκατομμύρια δολάρια, από 42 εκατομμύρια δολάρια πριν από λίγα χρόνια και μόλις 1,5 εκατομμύρια δολάρια σε προηγούμενο γύρο υποβολής προσφορών".

Ένα άλλο κρίσιμο αποτέλεσμα της στρατηγικής: η Εθνική Κοινοπραξία Έρευνας και Ανάπτυξης, η οποία σήμερα απαρτίζεται από τους περισσότερους μεγάλους υπεράκτιους κατασκευαστές αιολικής ενέργειας και τέσσερις οργανισμούς της Ακτής του Ατλαντικού από τη Μασαχουσέτη έως τη Βιρτζίνια. Το 2018, η DOE επέλεξε την Αρχή Έρευνας και Ανάπτυξης Ενέργειας της Νέας Υόρκης (NYERDA) ως διαχειριστή κοινοπραξίας. Το DOE συνεισέφερε 20,5 εκατομμύρια δολάρια για έργα έρευνας και ανάπτυξης που ζητήθηκαν με ανταγωνιστικό τρόπο και το NYSERDA αντιστοιχούσε στο ποσό αυτό.

Τέλος, η Norton υπογράμμισε τη σημασία των οικονομικών αναλύσεων της DOE σχετικά με την αιολική ενέργεια στην ανοικτή θάλασσα και πώς μπορεί να ταιριάζει καλύτερα στη συνολική αγορά ενέργειας, μεγιστοποιώντας την αξία της. Επίσης κρίσιμη είναι η αναδυόμενη και η αυξανόμενη ανατίμηση πολλών λιμένων της ανατολικής ακτής, καθώς προετοιμάζονται και τοποθετούνται για να διαδραματίσουν πρωταγωνιστικούς ρόλους στη ναυτιλιακή εφοδιαστική που απαιτείται για την οικοδόμηση μιας εντελώς νέας βιομηχανίας ενέργειας.

2013 - Ένα κρίσιμο έργο: κατασκευή του πρώτου πλωτού αιολικού ανεμοστρόβιλου συνδεδεμένου με το δίκτυο. Αυτή ήταν μια συνεργασία DOE με το Πανεπιστήμιο του Maine, αναπτύσσοντας μια κλίμακα 1: 8, 20-kw σκυροδέματος-σύνθετα πλωτή πλατφόρμα ανεμογεννήτρια - η πρώτη στον κόσμο. Το έργο αυτό θα ενημερώσει τον σχεδιασμό και την κατασκευή δύο πλήρους κλίμακας πλωτών υπεράκτιων ανεμογεννητριών, οι οποίες βρίσκονται σε εξέλιξη τώρα, που θα ολοκληρωθούν το 2021. Το έργο χρησιμοποιεί την πατενταρισμένη τεχνολογία πλατφόρμας VolturnUS, ένα πλωτό σκυρόδεμα που μπορεί να στηρίξει ανεμογεννήτριες σε βάθος νερού 45 μέτρων ή περισσότερο (θυμηθείτε το βάθος 2-5 μέτρων του Windby).

Habib Dagher, PhD, PE είναι ο Εκτελεστικός Διευθυντής στο Advanced Structures and Composites του Πανεπιστημίου του Maine.
Ο Dagher εξήγησε ότι το Maine έχει υποστεί ζημιά από το υψηλό ενεργειακό κόστος. Το αρχικό ενδιαφέρον του Maine για αιολικό πάρκο ξεκίνησε με μια μεγάλη ερώτηση: Πόση δύναμη χρειαζόμαστε για όλα, από τις αντλίες θερμότητας έως τα ηλεκτρικά οχήματα; Στο Maine, ο υπεράκτιος άνεμος έχει εκτιμώμενη δυναμική 160 gigawatts. Ο Ντάγκερ δήλωσε ότι ολόκληρο το κράτος χρησιμοποιεί περίπου 2,4 GW. Μόνο το 3% της δυνητικής αιολικής ενέργειας του ωκεανού θα ικανοποιούσε όλες τις ανάγκες του ΜΕ!

Το βαθύ νερό, ωστόσο, αποτρέπει τους στροβίλους σταθερού πυθμένα. Εξ ου και η έρευνα σχετικά με την τεχνολογία πλωτής μεταφοράς. Το UofM επικεντρώθηκε σε βασικά προβλήματα: σταθερότητα, καταιγίδες, σχεδιασμός. Ο Dagher δήλωσε ότι το μοντέλο κλιμάκωσης πέρασε όλες τις δοκιμές, από τη διασύνδεσή του στο δίκτυο, για να αντέξει μια καταιγίδα 500 ετών.
Αλλά η μεγαλύτερη αποπληρωμή; Πρίπλασμα. Ο Dagher δήλωσε ότι τα ενεργειακά μοντέλα UofM θα επιτρέψουν ευκολότερες, ταχύτερες και ακριβέστερες αξιολογήσεις και αξιολογήσεις για την αντιστοίχιση του χώρου του έργου με τον εξοπλισμό, τα υλικά και την τοποθέτηση. Όλα αυτά σημαίνει φθηνότερη ενέργεια από τον ανοικτό αιολικό αέρα.

- 2016 - Αιολικό πάρκο Block Island στο Ρόουντ Άιλαντ, ξεκινά, το πρώτο εμπορικό αιολικό έργο στην Αμερική. Είναι σχετικά μικρό - 30 μεγαβάτ, ένα έργο που αναπτύχθηκε από το Deepwater Wind.

- 2018 - Οι εκθέσεις DOE (2017 στοιχεία) ότι οι ΗΠΑ έχουν συνολικά 25.434 MW υπεράκτιας αιολικής ενέργειας υπό κατασκευή, με έργα που βρίσκονται σε εξέλιξη στη Νέα Υόρκη, το Νιου Τζέρσεϋ, τη Μασαχουσέτη και τη Βιρτζίνια.

Σε παγκόσμιο επίπεδο, (2017 δεδομένα) αναλήφθηκαν 3,387 MW αιολικής δυναμικότητας ανοικτής θάλασσας, με αποτέλεσμα μια σωρευτική εγκατεστημένη παγκόσμια χωρητικότητα 16,3 GW. Το Ηνωμένο Βασίλειο είναι η μεγαλύτερη αιολικής αιολικής αγοράς με συνολική εγκατεστημένη ισχύ 5,824 MW, ακολουθούμενη από τη Γερμανία (4,667 MW), την Κίνα (1,823 MW), τη Δανία (1,399 MW) και την Ολλανδία (1,124 MW).

DOE αναφέρει ότι σε παγκόσμιο επίπεδο, οι τιμές δημοπρασίας εξακολουθούν να μειώνονται. Το 2017, οι προγραμματιστές τοποθετούσαν τέσσερις προσφορές οι οποίες ονομάζονταν "μηδενική επιδότηση".