211service.com
Windenergie die drijft
Ontwikkelaars van offshore windmolenparken zouden graag in diep water bouwen op meer dan 32 kilometer van de kust, waar sterkere en stabielere winden de overhand hebben en klachten over een ontsierd landschap minder waarschijnlijk zijn. Maar funderingen bouwen om windturbines te ondersteunen in water dieper dan 20 meter is onbetaalbaar. Nu intensiveren technologieontwikkelaars het werk in drijvende turbines om dergelijke boerderijen haalbaar te maken.
Oceaan gebonden: Sinds december absorbeert dit prototype drijvende windturbine van 80 kilowatt windenergie voor de kust van Puglia, Italië, in 108 meter diep water, voorbij de economisch haalbare diepte voor turbines die op de zeebodem zijn gemonteerd. Gegevens van de interactie van de machine met wind en golven zullen het definitieve ontwerp en de controleschema's voor drijvende turbines op ware grootte informeren.
Verschillende bedrijven zijn op weg om systemen te demonstreren door zwaar te lenen van offshore-platformtechnologie voor olie en gas. In december heeft de Nederlandse ontwikkelaar van drijvende turbines Blauwe H-technologieën lanceerde een testplatform voor de zuidkust van Italië; vorige maand kondigde het bedrijf zijn plannen aan om een extra testturbine voor de kust van Massachusetts te installeren en mogelijk volgend jaar te beginnen met de bouw van een volledig windpark voor de Italiaanse kust. Dicht achter is ZWAAIEN , gevestigd in Bergen, Noorwegen, dat afgelopen herfst $ 29 miljoen ophaalde en van plan is om in 2010 een prototype van zijn drijvende windturbine in gebruik te nemen.
Als deze inspanningen slagen, kunnen ze een bron van enorme schaal ontsluiten. Bijvoorbeeld, volgens a Analyse uit 2006 door het Amerikaanse ministerie van Energie, General Electric en het Massachusetts Technology Collaborative , overtreffen de offshore-windbronnen aan de Atlantische en Pacifische kusten de huidige elektriciteitsopwekking van de hele Amerikaanse energiesector.
Het succes van de drijvende turbine zou de sleutel kunnen zijn tot het exploiteren van die hulpbron. Windparken zoals die geïnstalleerd in Denemarken, Duitsland en andere Europese wateren en voorgesteld voor Nantucket Sound, in Massachusetts, hebben te lijden van een beperkt aanbod van scheepsbouwmaterieel zoals heimachines en kranen. Emerging Energy Research, een adviesbureau gevestigd in Cambridge, MA, zei vorige week dat de wereldwijde markt voor offshore windenergie tegen 2020 40.000 megawatt zou kunnen bereiken - genoeg om meer dan 30 miljoen Amerikaanse huizen van stroom te voorzien, en meer dan twee keer zo groot als de windenergie van vorig jaar. installaties over de hele wereld, maar alleen met sterk uitgebreide scheepsbouwcapaciteit. Volgens Keith Hays, onderzoeksdirecteur van het adviesbureau, zal de bouw van zelfs 2.000 megawatt offshore windenergie in de komende vijf jaar een aanzienlijke toename van de mariene toeleveringsketen vereisen.
Multimedia
Bekijk de bouw en lancering van een drijvend windenergieplatform.
Drijvende turbines kunnen aan land worden geassembleerd en op hun plaats worden gesleept, waardoor een einde komt aan het offshore constructie-bottleneck. Het platform dat Blue H deze winter uit de haven van Brindisi in Puglia, Italië heeft gesleept, wordt een spanbeenplatform genoemd, een conventioneel offshore olie- en gasplatformontwerp dat onder het oppervlak drijft, stevig op zijn plaats gehouden door kettingen die naar staal of beton lopen ankers op de zeebodem. Bovenop is een windturbine van 80 kilowatt geïnstalleerd die is uitgerust met sensoren om de golf- en windkrachten te registreren die 10 kilometer uit de kust worden ervaren. Veel grotere drijvende versies - turbines van 2,5 megawatt en 3,5 megawatt van de schaal die wordt gebruikt in de huidige offshore windparken - zijn in aanbouw bij Blue H en zouden dit najaar kunnen worden geïnstalleerd.
Het ongebruikelijke aan het ontwerp van Blue H is de tweebladige rotor van de turbine, een ontwerp dat het in de jaren negentig verloor van het ontwerp met drie bladen toen de windturbine-industrie opschaalde. Martin Jakubowski, medeoprichter van Blue H en chief technology officer, zegt dat het geluid en de schokkend hoge rotatiesnelheden die tweebladers op het land tot een verliezer maakten, ofwel irrelevant zijn of een pluspunt offshore. Snellere rotatie biedt ondertussen twee voordelen. Jakubowski zegt dat de frequentie van 30 tot 35 omwentelingen per minuut, tweemaal die van een driebladige turbine, minder gevoelig is voor interferentie door de heen en weer zwaai van het platform onder golfslag.
Turbinestructuur: De stalen bovenbouw onder deze windturbine wordt een tension-leg platform genoemd, vergelijkbaar met wat wordt gebruikt in offshore olie- en gasplatforms. Eenmaal offshore gepositioneerd, wordt het platform stevig op zijn plaats gehouden door kettingen die naar een stalen en betonnen contragewicht op de zeebodem lopen.
Snellere rotatie betekent ook minder koppel, wat betekent dat de hele constructie lichter kan worden gebouwd. (Zie Windenergie voor centen.) De rotor, versnellingsbak en generator van Blue H's 2,5 megawatt-turbine zullen 97 ton - 53 ton lichter wegen dan de lichtste machine met hetzelfde vermogen op de markt. Dat is een groot voordeel, zegt Jakubowski. Voor ons is het gewicht bovenop iets dat we omhoog moeten duwen. De turbine en het platform zijn navenant goedkoper te bouwen, zegt hij. Het nettoresultaat, zegt Jakubowski, zou een zeer concurrerende energiebron moeten zijn. Hij schat dat de windparken van Blue H windenergie zullen leveren voor zeven tot acht cent per kilowattuur, wat ongeveer overeenkomt met de huidige kosten van aardgasgestookte opwekking en conventionele windenergie op land.
En het zal uit het zicht zijn en dus, hoopt het bedrijf, uit het hart voor concurrerende lokale belangen zoals toerisme. De site bij Cape Cod, waar Blue H van plan is om volgende zomer een testplatform te installeren voor zijn eerste Amerikaanse windpark, zal 37 mijl uit de kust liggen.
Blue H's Noorse concurrent SWAY gebruikt een andere combinatie van offshore platformtechnologie en turbineontwerp. Het platform van SWAY is in wezen een spar-boei die zachtjes kan stijgen en dalen met golfbeweging, waardoor er minder verankering nodig is dan het platform met spanpoten. De boei, een kolom van bijna 200 meter hoog, wordt op zijn plaats gehouden door een grindballast van 2.400 ton op de zeebodem. De turbine is driebladig, maar in tegenstelling tot conventionele onshore-turbines, is het toegestaan om tegen de wind in te kijken in plaats van tegen de wind in te worden gehouden om het overhellen van de toren beter op te vangen.
Paul Sclavounos, een werktuigbouwkundig ingenieur en een specialist in scheepsarchitectuur aan het MIT, wiens laboratorium beide soorten constructies voor offshore-turbines ontwerpt, zegt dat beide bedrijven levensvatbare flotatiemethoden hebben gekozen, hoewel hij gelooft dat de spar-aanpak van SWAY beter zal zijn aangepast aan ruwer water. Hij zegt dat het platform van Blue H misschien voor de Italiaanse kust werkt, maar het verankeren om de golven van 30 tot 40 meter aan te kunnen die de stormen van New England kunnen veroorzaken, is misschien niet economisch. De kosten die dit bedrijf echt drijven, zijn in de eerste plaats de basis, zegt Sclavounos.
Waar hij beide bedrijven in vraag stelt, is hun beslissing om de windturbines opnieuw te ontwerpen. Sclavounos zegt dat zijn groep zowel rondhouten als platforms ontwerpt om conventionele vijf-megawatt-turbines te vervoeren die zijn ontworpen voor onshore- of ondiepwater-offshoretoepassingen. Je wilt de turbines niet opnieuw ontwerpen voor offshore-inzet, want dat zal erg duur zijn, en het is waarschijnlijk niet vroeg nodig, zegt hij.
Volgens Sclavouno nadert de economie van de energie-industrie al een omslagpunt dat een snelle adoptie van drijvende turbines zal stimuleren. De technologie is in wezen bewezen, zegt hij. We weten dat we [platforms] en rondhouten kunnen ontwerpen die niet zullen bewegen in grote stormen. Wat ervoor zal zorgen dat deze industrie van de grond komt, zal de economie zijn. Wanneer de handelsmarkten voor CO2-emissies volwassen worden, zul je deze industrie een vlucht zien nemen, zelfs zonder staatssubsidies. We zijn er niet ver vandaan.