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像风一样漂浮向清洁能源的过渡

浮动式风力涡轮机

2009年,世界上第一个全尺寸浮动风力涡轮机Hywind在挪威斯塔万格附近的Åmøy峡湾组装。

佬司克里斯托弗

在一个不经意的观察者看来,能源转型似乎正在全面展开:世界各地的许多政府和企业都承诺在未来几十年将碳排放降至零,这意味着在很大程度上,化石燃料将不得不被可再生能源取代。然而,为了实现这些净零目标,并从化石燃料转向低碳能源,迫切需要开发可再生能源。

不幸的是,这种能力并不存在,正如风能行业高管最近向20国集团(G20)解释的那样2017年,全球近80%的能源来自化石燃料尽管可再生能源正在快速增长,但仍有一个巨大的装机容量缺口需要填补,特别是在未来几年能源需求继续上升的情况下。“漂浮的风”有潜力为填补这一缺口做出巨大贡献,并代表着全球能源行业的游戏规则改变者。

图形

在海底之上

这个概念相当简单:漂浮风力利用位于海上而不是钻到海底的涡轮机来产生清洁电力。涡轮机被拖到海上,然后竖立在浮动平台上,并可以在需要时拖回岸上进行维护。无论海洋深度如何,浮动涡轮机的可能性都是容量方面的游戏规则改变者,标准化制造的潜力(与海上固定底部风力发电相比)是成本方面的游戏规则改变者。

与传统的陆上或固定底风场相比,浮动风有几个关键优势。

首先,浮动风比陆上风或固定在海底的海上风(连接在海床上的风力涡轮机)有更大的额外潜力。在当地社区看来,陆上风电往往是一个眼中物,而新地点的规划许可越来越难获得。

海底固定的海上风力发电站受到水深和现有海事基础设施的限制,这意味着涡轮机只能安装在197英尺的深度,不能对当地社区和野生动物造成太大干扰。另一方面,无论海洋深度如何,漂浮的风都可以安装,从而开辟了广阔的海洋,可以用来发电。据估计漂浮风的潜在容量大约是海底固定海风的两倍这还只考虑了距海岸124英里的区域。

其次,离海岸越远,风力水平越稳定。这意味着,在类似的安装成本下,可以使用功率输出更高的更大的涡轮机,从而提高能源和成本效率。

第三,浮动风可以促进涡轮机的标准化设计和生产,这可以大大降低成本。目前,不同的土壤类型和不同的洋流意味着每个海上风力发电厂都需要单独设计,这大大提高了资本支出成本。标准化将降低这些前期成本,促进规模化生产和维护,以及二次材料的使用,并在涡轮机寿命结束时进行回收和再利用。这种规模将是降低成本的关键,而且资本支出成本已经在迅速下降

除了发电(有可能被送入电网),利用漂浮风技术生产绿色氢(即利用可再生能源生产氢)的机会也存在,甚至可能将现有的石油和天然气资产(如北海的平台)转变为分散的制氢装置。从理论上讲,如果航运业转向以氢为燃料,也可以创建分散的船舶燃料单元,从而减少对港口的需求。

就业前景也很光明。在世界各地的许多地区,石油和天然气海上部门传统上一直是一个大的雇主。北海,墨西哥湾,波斯湾).多年来,在海上石油和天然气领域接受培训的工人已经掌握了在危险环境下工作的技能和专业知识:这些相同的技能可以直接用于浮式风,例如设备检查、配备补给船等。

确保社会公正的能源转型是社会接受的关键:漂浮的风能可以确保一些受石油和天然气行业萎缩影响最严重的人直接受益于可再生能源的扩大所创造的新就业机会。浮式风力发电还将为当地带来就业机会:港口需要升级,涡轮机的维护将在当地完成,涡轮机和支撑结构的生产也可以在新的风力发电场附近进行。所有这些都意味着,当地社区不仅受益于清洁能源,而且受益于随之而来的经济效益。

前方障碍

然而,前方的风并非没有障碍。浮式风力发电仍是一项新技术,并非所有投资者都愿意押注于此。目前,成本仍然高于固定底风,电缆和电网连接所需的成本很高。事实上,在某些情况下,与当地电网连接可能不可行,需要替代措施将能源带到岸边,如绿色氢。为了有效地为涡轮机提供服务,还需要巨大和高度发达的港口设施,这些基础设施不可能一蹴而就。

为了启动投资,一开始需要补贴(除非碳外部性得到充分定价),直到标准化、学习和规模使浮动风的成本低于比较方法。目前的估计是2035年当底部固定风和浮动风的水平成本收敛时但这一时刻有可能提前到来。

正如Wood Thilstead的高级结构工程师Will Hancock解释的那样:“有这样一种情况,漂浮风将在10年内成为最便宜的风能形式,主要是由涡轮机的标准化和场地可用性的提高推动的。”

预期的风能成本降低

预期的风能成本降低。伯克利实验室提供

在世界各地,政府、组织和普通民众都在紧急讨论碳排放问题。在这场辩论中,漂浮的风似乎经常被忽略。政府不仅需要确保为这项新技术提供资金(例如通过补贴加快扩大规模),还需要确保优先规划新项目,并在规划位于公海(即不在任何一个国家管辖范围内)的项目时进行合作。

漂浮的风带来了巨大的机遇,同时也迫切需要扩大其规模。

这个故事最初出现在:

世界经济论坛

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