Vismar Storbritannia / Shutterstock

Siden 2010 har vindenergien hatt en vedvarende vekst over hele verden, og mengden energi generert av havvind øker med nesten 30% hvert år. Land over hele verden må raskt øke fornybar energiforsyning for å møte den økende etterspørselen og raskt redusere utslippene. Til tross for denne hastingen, leverer offshore vind i dag mindre enn 1% av verdens strømforsyning.

Mange av de viktigste stedene for grunt vann for å bygge vindparker utvikles. Men potensialet for havvind er fortsatt stort sett uutnyttet, i henhold til grafen over verdensomspennende installerte kapasitet nedenfor.

Onshore vs offshore vindkapasitet

Nøkkel: offshore vind = lys grå, og onshore vind = mørk grå. IRENA, Forfatter gitt

Årsaken til dette uutnyttede potensialet er det 80% av vinden blåser uavbrutt lenger til havs - i vann dypere enn 60 meter, der turbiner innebygd i havbunnen er vanskelig å konstruere.

Løsningen kan være flytende havvindparker. Så hva er det som holder dem tilbake?

Flytende havvind

Alt en håndfull eksisterende vindmøller til havs er festet til havbunnen av et fast fundament - stort sett en stor stålrørhøye som går over til turbinmasten over havbunnen. Disse såkalte faste bunnsturbiner er begrenset til vanndybder på 50 eller 60 meter.

Men nyere prosjekter, inkludert Hywind utenfor kysten av Skottland og Vindflåte utenfor Portugal, vis at det er mulig å bygge flytende vindturbiner. En enkelt seks megawatt-turbin - som de som brukes i Hywind-gården - kan generere nok strøm til å drive 4,000 britiske hjem.

Men for å gi tilsvarende husholdningsstrøm for en global befolkning på 9 milliarder av 2050 vil kreve noe som en halv million havvindmøller til havs - en 100 ganger økning av dagens antall - pluss ekstra kapasitet til å skaffe strøm til fremtidig energibehov.

Dessverre, mens flytende vindparker er teknisk gjennomførbare, er de ikke økonomisk levedyktige. Å gjøre noe offshore er dyrt. For å bygge en vindpark med en bunn med fast bunn, er kostnadene for å fullføre den nødvendige kartleggingen i området £ 15 millioner. Installasjon og igangkjøring av gården vil være cirka £ 650 millioner, mens de løpende kostnadene for drift og vedlikehold vil være omtrent £ 75 millioner per år. På slutten av sin levetid, som kan vare omtrent 25 år, er det ytterligere 300 millioner pund nødvendige for nedbygging.

Likevel flyter vindparker, som fremdeles er i de tidlige dagene med design og teknologi, er enda dyrere. Mens prisen for levering av havvindenergi i 2019 varierte mellom £ 36 og £ 45 per MWh strøm, prises nåværende auksjoner for flytende vind over dobbelt så mye.

Offshore-strukturer er også veldig store. Hywind-seks megawatt-turbinene er 154 meter i diameter - hvert blad har samme lengde som et A380-flyvingespenn. Siemens Gamesa 10 megawatt turbin har en rotordiameter på 193 meter, mens US National Renewable Energy Laboratory 15 megawatt referanseturbin har en diameter på 240 meter. Å konstruere, installere, drifte, overvåke, vedlikeholde og avvikle infrastruktur i denne skalaen i havet, er ingen triviell oppgave.

To av de fem turbinene som ble brukt i verdens første flytende vindpark, Hywind Scotland. Terje Aase / Shutterstock

Mens energiselskaper ofte bygger langt ute til sjøs, produserer en enkelt flytende vindturbin mye mindre energi enn en enkelt offshore olje- eller gassrigg. Avhengig av størrelsen på begge konstruksjonene kan det være i løpet av 1,000 ganger mindre. Så det trengs mye mer infrastruktur for samme energiutbytte fra fornybar energi. Å sette en havvindmølle ute på havet og holde den der, må bli mye billigere for å matche kostnadene for energiproduksjon fra offshore olje eller gass.

Mye kan læres av tradisjonell offshore engineering for å hjelpe til med overgangen til fornybar energi. Men de nødvendige kostnadsreduksjonene kan ikke oppnås ved å gjøre mer av det samme eller skjerpe effektiviteten til eksisterende metoder og teknologier.

Tekniske løsninger

Derfor vil det trolig ta nye teknologier for å gjøre flytende vindparker kostnadseffektive. For eksempel kan bruk av roboter og annen autonom teknologi for å kontrollere offshore ingeniørvirksomhet - fra å undersøke havbunnen til drift, inspeksjon og vedlikehold av en flytende vindturbin - redusere risikoen for arbeidere og gi mer effektiv kontroll over disse komplekse systemene.

Rutinemessige inspeksjoner av havvindparker fra folk ville være upraktiske for den enorme utviklingen som bygges i dag, og absolutt for de som er planlagt i fremtiden. Smarte sensorer innebygd i alle deler av et flytende vindpark kan kontinuerlig vurdere hvordan strukturen går i stedet.

Maskinlæring - som bruker data for å lære datamaskiner å ta beslutninger på egenhånd - kan brukes til å fortelle oss det mest effektive ankeret under prosjekteringen, eller hvis en fortøyningslinje kan risikere svikt under drift.

Allerede kan maskinlæring bruke værdata for å kontrollere stillingene til turbinblader, for å maksimere hvor mye energi de genererer eller forhindre skader i sterk vind eller uvær. Nye metoder å kombinere fysikk med maskinlæring kan gi pålitelige spådommer med mindre data, noe som er nyttig offshore hvor data kan være vanskelig å samle inn.

Som den britiske regjeringen begynner en forespørsel offshore vind er den første anløpshaven, inn i den slags teknologiske nyvinninger som kan takle klimaendringer. Med investeringer i fremtidens teknologi, kan flytende vindparker bidra til å overføre landets, og verdens, fornybare energikapasitet.

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

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

Drawdown: Den mest omfattende planen som noen gang har foreslått å reversere global oppvarming

av Paul Hawken og Tom Steyer
I møte med utbredt frykt og apati har en internasjonal koalisjon av forskere, fagfolk og forskere kommet sammen for å tilby et sett av realistiske og dristige løsninger på klimaendringer. Et hundre teknikker og praksis er beskrevet her-noen er velkjente; noe du kanskje aldri har hørt om. De spenner fra ren energi til å utdanne jenter i lavinntektsland til landbrukspraksis som trekker karbon ut av luften. Løsningene eksisterer, er økonomisk levedyktige, og samfunn over hele verden for tiden anvender dem med dyktighet og besluttsomhet. Tilgjengelig på Amazon

Utforming av klimaproblemer: En retningslinje for lavkol Energi

av Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Med effekten av klimaendringene som allerede er over oss, er behovet for å kutte globale klimagassutslipp intet mindre enn presserende. Det er en skremmende utfordring, men teknologiene og strategiene for å møte den eksisterer i dag. Et lite sett med energipolitikk, designet og implementert godt, kan sette oss på veien mot en fremtid med lite karbon. Energisystemer er store og komplekse, så energipolitikken må være fokusert og kostnadseffektiv. En-størrelse-passer-alle-tilnærminger vil ganske enkelt ikke få jobben gjort. Politiske beslutningstakere trenger en klar, omfattende ressurs som skisserer energipolitikken som vil ha størst innvirkning på klimafremtiden vår, og beskriver hvordan vi kan utforme disse retningslinjene. Tilgjengelig på Amazon

Dette forandrer alt: kapitalisme vs klimaet

av Naomi Klein
In Dette endrer alt Naomi Klein hevder at klimaendringer ikke bare er et annet problem, som skal skjenkes nøye mellom skatt og helsevesen. Det er en alarm som kaller oss for å fikse et økonomisk system som allerede mangler oss på mange måter. Klein bygger omhyggelig saken for hvor massivt å redusere utslippene av drivhusgasser er vår beste mulighet til samtidig å redusere ulikheter i ulikhet, omdefinere våre ødelagte demokratier og gjenoppbygge våre slanke lokale økonomier. Hun avslører den ideologiske desperasjonen til klimaendringene, de rasjonelle vrangforestillinger fra de vilde geoengineers og den tragiske nederlaget av for mange grønne grenser. Og hun demonstrerer nettopp hvorfor markedet ikke har - og ikke kan løse klimakrisen, men vil i stedet gjøre ting verre, med stadig mer ekstreme og økologisk skadelige utvinningsmetoder, ledsaget av voldsomme katastrofkapitalisme. Tilgjengelig på Amazon

Fra Utgiver:
Innkjøp på Amazon går for å dekke kostnadene ved å bringe deg InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uten kostnad og uten annonsører som sporer surfevaner. Selv om du klikker på en kobling, men ikke kjøper disse utvalgte produktene, betaler alt annet du kjøper i samme besøk på Amazon oss en liten provisjon. Det er ingen ekstra kostnader for deg, så vær så snill å bidra til innsatsen. Du kan også bruk denne lenken å bruke til Amazon når som helst slik at du kan bidra til å støtte vår innsats.