Vismar UK / Shutterstock

Siden 2010 har vindenergien oplevet en vedvarende vækst på verdensplan, hvor mængden af ​​energi genereret af havvind øges med næsten 30% hvert år. Lande over hele verden skal hurtigt øge forsyningen med vedvarende energi hurtigt for at imødekomme den voksende efterspørgsel og hurtigt reducere emissionerne. På trods af denne hastighed leverer offshore vind i øjeblikket mindre end 1% af verdens elforsyning.

Mange af de vigtigste steder med lavt vand til bygning af vindmølleparker er under udvikling. Men potentialet ved havvind er stadig stort set uudnyttet pr. Graf over verdensomspændende installeret kapacitet nedenfor.

Onshore vs offshore vindkapacitet

Nøgle: offshore vind = lys grå, og onshore vind = mørk grå. IRENA, Forfatter leveret

Årsagen til dette uudnyttede potentiale er det 80% af vinden blæser uafbrudt yderligere offshore - i vand dybere end 60 meter, hvor turbiner indlejret i havbunden er vanskelige at konstruere.

Løsningen kan være flydende havvindmølleparker. Så hvad holder dem tilbage?

Flydende havvind

Alle stænger en håndfuld af eksisterende havvindmøller er bundet til havbunden af ​​et fast fundament - for det meste en stor stålrørhøj, der går over til turbinemasten over havbunden. Disse såkaldte fastbundne turbiner er begrænset til vanddybder på 50 eller 60 meter.

Men nylige projekter, inklusive Hywind ud for Skotlands kyst og WindFloat fra Portugal, vis at det er muligt at bygge flydende vindmøller. En enkelt seks megawatt-turbine - ligesom dem, der bruges i Hywind-gården - kan generere nok elektricitet til at drive 4,000 britiske hjem.

Men at levere tilsvarende husholdningselektricitet til en global befolkning på 9 milliarder med 2050 kræver noget som en halv million havvindmøller - en 100-fold stigning i forhold til det nuværende antal - plus den ekstra kapacitet til at levere elektricitet til fremtidig energibehov.

Desværre er flydende vindmølleparker teknisk gennemførlige, men de er ikke økonomisk bæredygtige. At gøre noget offshore er dyrt. For at opbygge en vindmøllepark med en bund på en gigawatt ligger omkostningerne ved at gennemføre den nødvendige lokalundersøgelse i området 15 millioner pund. Installation og idriftsættelse af gården ville være omkring £ 650 millioner, mens de løbende omkostninger til drift og vedligeholdelse ville være ca. £ 75 millioner pr. År. I slutningen af ​​sin levetid, som kan vare omkring 25 år, er der yderligere 300 millioner pund nødvendige for nedlæggelse.

Alligevel flydende vindmølleparker, som stadig er i de tidlige dage med deres design og teknologi, er endnu dyrere. Mens prisen for levering af havvindenergi i 2019 varierede mellem £ 36 og £ 45 pr. MWh elektricitet, er de nuværende auktioner for flydende vinde pris over dobbelt så meget.

Offshore strukturer er også meget store. Hywind-seks megawatt-turbiner er 154 meter i diameter - hvert blad er af samme længde som et A380-flyvespænde. Siemens Gamesa 10 megawatt turbine har en rotordiameter på 193 meter, mens US National Renewable Energy Laboratory 15 megawatt referenceturbine har en diameter på 240 meter. At konstruere, installere, betjene, overvåge, vedligeholde og nedlægge infrastruktur af denne skala i havet er ingen triviel opgave.

To af de fem møller, der blev brugt i verdens første flydende vindmøllepark, Hywind Scotland. Terje Aase / Shutterstock

Mens energiselskaber ofte bygger langt ude på havet, producerer en enkelt flydende vindmølle meget mindre energi end en enkelt offshore olie- eller gasrig. Afhængigt af størrelsen på begge strukturer kan det i løbet af sin levetid være i intervallet 1,000 gange mindre. Så meget mere infrastruktur er nødvendig for det samme energiudbytte fra vedvarende energikilder. At sætte en havvindmølle ud på havet og holde den der, skal være meget billigere for at matche omkostningerne ved energiproduktion fra offshore olie eller gas.

Der kan læres meget fra traditionel offshore engineering for at hjælpe med overgangen til vedvarende energi. Men de nødvendige omkostningsreduktioner kan ikke opnås ved at gøre mere af det samme eller skærpe effektiviteten af ​​eksisterende metoder og teknologier.

Tekniske løsninger

Derfor tager det sandsynligvis nye teknologier at gøre flydende vindmølleparker omkostningseffektive. For eksempel kan brug af robotter og anden autonom teknik til at kontrollere offshore-ingeniøraktiviteter - fra at undersøge havbunden til drift, inspektion og vedligeholdelse af en flydende vindmølle - reducere risikoen for arbejdstagere og give mere effektiv kontrol med disse komplekse systemer.

Rutinemæssige inspektioner af havvindmølleparker af mennesker ville være upraktiske for den enorme udvikling, der bygges i dag, og bestemt for dem, der er planlagt i fremtiden. Smarte sensorer indbygget i alle dele af en flydende vindmøllepark kan kontinuerligt vurdere, hvordan strukturen går i stedet.

Maskinelæring - som bruger data til at lære computere at tage beslutninger på egen hånd - kunne bruges til at fortælle os det mest effektive anker under design, eller hvis en fortøjningslinje kan være i fare for at mislykkes under drift.

Allerede kan maskinlæring bruge vejrdata til at kontrollere positionerne af turbineblade for at maksimere hvor meget energi de genererer eller forhindre skader i høj vind eller storm. Nye metoder at kombinere fysik med maskinlæring kan give pålidelige forudsigelser med mindre data, hvilket er nyttigt offshore, hvor data kan være vanskelige at indsamle.

Da den britiske regering begynder en undersøgelse i form af teknologiske innovationer, der kan tackle klimaændringer, er offshore vind den første anløbshavn. Med investering i fremtidens teknologi kunne flydende vindmølleparker hjælpe med at overlade landets og verdens vedvarende energikapacitet.

Susan Gourvenec, Royal Academy of Engineering Chair i Emerging Technologies - Intelligent & Resilient Ocean Engineering, University of Southampton

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

Nedtrapning: Den mest omfattende plan, der nogensinde er blevet foreslået til at vende global opvarmning

af Paul Hawken og Tom Steyer
I lyset af udbredt frygt og apati er en international koalition af forskere, fagfolk og forskere mødtes for at tilbyde et sæt realistiske og dristige løsninger på klimaforandringer. Hundrede teknikker og fremgangsmåder er beskrevet her - nogle er velkendte; nogle du måske aldrig har hørt om. De spænder fra ren energi til at uddanne piger i lande med lavere indkomst til praksis i landbruget, der trækker kulstof ud af luften. Løsningerne findes, er økonomisk levedygtige, og samfund overalt i verden vedtager i øjeblikket dem med dygtighed og beslutsomhed. Fås på Amazon

Design af klimaløsninger: En politikvejledning til lav-kulstofenergi

af Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Da virkningerne af klimaændringerne allerede er over os, er behovet for at reducere de globale drivhusgasemissioner intet mindre end presserende. Det er en skræmmende udfordring, men teknologierne og strategierne til at imødekomme den findes i dag. Et lille sæt energipolitikker, der er designet og implementeret godt, kan sætte os på vejen mod en fremtid med lav kulstofemission. Energisystemer er store og komplekse, så energipolitikken skal være fokuseret og omkostningseffektiv. One-size-fits-all-tilgange får simpelthen ikke jobbet gjort. Politiske beslutningstagere har brug for en klar, omfattende ressource, der skitserer de energipolitikker, der har størst indflydelse på vores klimafremtid, og beskriver, hvordan disse politikker skal designes godt. Fås på Amazon

Dette ændrer alt: kapitalisme vs. klima

af Naomi Klein
In Dette ændrer alt Naomi Klein hævder, at klimaforandringer ikke kun er et andet spørgsmål, der skal indbringes pænt mellem skatter og sundhedsvæsen. Det er en alarm, der opfordrer os til at løse et økonomisk system, der allerede svigter os på mange måder. Klein bygger omhyggeligt sagen for, hvor massivt at reducere vores drivhusemissioner er vores bedste chance for samtidig at mindske gabende uligheder, forestille os vores ødelagte demokratier og genopbygge vores slanke lokale økonomier. Hun udsætter den ideologiske desperation af klimaændringsnægterne, de messianske vrangforestillinger fra de ville være geoengineers og den tragiske nederlag fra for mange mainstream grønne initiativer. Og hun demonstrerer netop, hvorfor markedet ikke har - og ikke kan - løse klimakrisen, men i stedet forværre tingene med stadig mere ekstreme og økologisk ødelæggende udvindingsmetoder ledsaget af voldsom katastrofekapitalisme. Fås på Amazon

Fra udgiveren:
Køb på Amazon går til at bekæmpe omkostningerne ved at bringe dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og sort ClimateImpactNews.com uden omkostninger og uden annoncører, der sporer dine browservaner. Selv hvis du klikker på et link, men ikke køber disse valgte produkter, betaler alt andet, du køber i det samme besøg på Amazon, en lille provision. Der er ingen ekstra omkostninger for dig, så vær venlig at bidrage til indsatsen. Du kan også bruge dette link at bruge til Amazon når som helst, så du kan hjælpe med at støtte vores indsats.