• Русский
  • English

 


 Энергии ветра над океанами достаточно, чтобы обеспечить человеческую цивилизацию — говорят ученые

Исследование, опубликованное в США в понедельник, показывает, что существует так много потенциала энергии ветра над океанами, что его теоретически можно использовать для создания «энергии масштаба цивилизации» — предполагая, что мы готовы покрыть огромные участки моря турбинами и можем придумать способы их установки и обслуживания часто в экстремальных океанских условиях.

Очень маловероятно, что мы когда-либо создадим открытые океанские турбины на таком уровне, что, действительно, сможет даже изменить климат планеты, считает исследование. Но более скромное предположение состоит в том, что энергия ветра над открытыми океанами имеет большой потенциал подтверждает идею о том, что плавающие ветряные электростанции в очень глубоких водах могут стать следующим важным шагом для ветроэнергетических технологий.

«Я бы посмотрел на это как на зеленый цвет для этой отрасли с геофизической точки зрения», — сказал Кен Калдейра (Ken Caldeira) из Института Карнеги в Стэнфорде, Калифорния. Исследование, проведенное в Национальной Академии Наук (США), было проведено под руководством Анны Попнер (Anna Possner), которая работала в сотрудничестве с Кальдейрой.

Исследованию предшествовало исследованию, которое показало, что, вероятно, существует верхний предел количества энергии, которое может быть создано ветропарком, расположенным на суше. Предел возникает как из-за того, что природные факторы и результаты деятельности человека на суше создают трение, которое замедляет скорость ветра, но также потому, что каждая отдельная ветряная турбина извлекает часть энергии ветра и превращает ее в энергию, которую мы можем использовать, — оставляя меньше энергии ветра для других турбин для производства энергии.
«Если каждая турбина забирает где-то около половины энергии, проходящей через нее, то к тому времени, когда вы доберетесь до второго ряда турбин, у вас будет только четверть энергии и т. д.», — объяснил Калдейра.

В океане все по — другому. Во-первых, скорость ветра на море может быть на 70 процентов выше, чем на суше. Но положительный фактор — это то, что мы можем назвать обновлением ветра. Исследование показало, что в средних широтах океанские штормы регулярно переносят мощную энергию ветра на поверхность с больших высот, что означает, что тут верхний предел для использования энергии, то есть сколько энергии вы можете захватить турбинами, значительно выше.

«На суше турбины — это всего лишь соскабливание кинетической энергии из самой нижней части атмосферы, тогда как над океаном они забирают кинетическую энергию из большей части тропосферы или нижней части атмосферы», — сказал он Калдейра.

В исследовании сравнивается теоретическая ветряная электростанция площадью около 2 миллионов квадратных километров, расположенная либо над США (в центре Канзаса), либо в открытой Атлантике. В результате выяснилось, что покрытие большей части центральной части США ветровыми электростанциями все равно будет недостаточным для электроснабжения США и Китая, что потребует генерирующей мощности около 7 тераватт в год (тераватт равен триллиону ватт).

Но Северная Атлантика теоретически могла бы обеспечить энергией эти две страны, а затем и другие страны. Потенциальная энергия, которая может быть получена над океаном, учитывая ту же площадь, «по крайней мере в три раза выше».
Исследование показало, что потребовалась бы еще более крупная 3-миллионная кв. километровая площадь ветропарка, установленного в океане, чтобы обеспечить текущие энергетические потребности человечества или 18 тераватт. Такая площадь больше по размерам, чем Гренландия.
Следовательно, делается вывод о том, что «в среднегодовая энергия ветра, доступная в Северной Атлантике, может быть достаточной для энергоснабжения всего мира».
Но важно подчеркнуть, что это чисто теоретические расчеты. Их корректируют многие практические факторы, в том числе тот факт, что ветры не одинаково сильны во все времена года, и что технологии «захвата» их энергии в таком масштабе, а тем более ее передачи на берег, в настоящее время не существуют.
Затем возникает еще одна серьезная проблема: Моделирование, проведенное в исследовании, предполагает, что извлечение этой большой энергии ветра из природы будет иметь эффект планетарного масштаба, включая охлаждение частей Арктики на целых 13 градусов по Цельсию.
«Попытка получить всю энергию от ветра может привести к неприятностям», — сказал Кальдейра. Но он сказал, что климатический эффект будет меньшим, если бы количество энергии, которое было бы собрано, было бы меньше, чем столь амбициозное обеспечение всего мира, и если ветровые электростанции были бы более разнесены по всему миру.

«Я думаю, что это следует принять просто как идею и что мы хотим использовать портфель технологий, а не полагаться только на ветер», — сказал Кальдейра.

Энергетические гуру уже давно говорят о том, что среди возобновляемых источников солнечная энергия имеет наибольший потенциал для увеличения и создания мощности в масштабе, достаточном для удовлетворения больших потребностей в энергии человечества. Калдейра не оспаривает этого. Но его исследование предполагает, что, по крайней мере, когда открытый океанский ветер станет доступным когда-нибудь, он может также иметь значительный потенциал.
Александр Слокум (Alexander Slocum), профессор машиностроения MIT, который сосредоточился на морском ветре и его потенциале, и который не участвовал в исследовании, сказал, что он считает эту статью «очень хорошим исследованием» и что она не кажется предвзятой.
«Подводя итог, вытекающий из статьи, в которой описываются ветроэлектростанции в открытом океане, которые могут обеспечить большую часть наших энергетических потребностей, нужно отметить, что по мере того, как любая технология становится ограниченной (например, конные экипажи) или монополизированной (ОПЕК), возникает мотивация оглядываться для альтернатив », — продолжил Слокум в своем сообщении по электронной почте. «Автомобиль сделал это для лошадей, США сделали это с ОПЕК с помощью сленцевой нефти, и теперь возобновляемые источники энергии делают это с углеводородной индустрией».
«Авторы исследования признают, что значительные технические проблемы играют роль при заборе энергии с таких далеких и обширных оффшорных площадей, но я ценю их внимание к величине ресурса», — добавила Джулия Лундквист (Julie Lundquist), исследователь по энергии ветра из Университета Колорадо , Боулдер. «Я надеюсь, что эта работа будет стимулировать дальнейший интерес к энергии глубоководных оффшорных ветропарков».
Подчеркивая теоретический характер расчетов, Лундквист добавил по электронной почте, что «текущее и прогнозируемое развертывание ветряных турбин как на суше, так и вне берега намного меньше, чем потребуется для достижения ограничений атмосферной энергии, на которой это исследование сконцентрировано».
Исследование указывает на третий вид энергии ветра. На суше турбины очень хорошо зарекомендовали себя, и все больше их устанавливается год от года. Прибрежные районы теперь все больше и больше используются для строительства ветротурбин, но все же в относительно мелких водах.
Но, чтобы выйти в открытый океан, где море дно часто находится на глубине более мили, ожидается, что потребуется еще одна технология — вероятно, плавающая турбина, которая простирается над водой и устанволена на какой-то очень большой погруженной плавающей структуре — поплавка, снабженного тросами, которые прикрепляют всю турбину к морскому дну.
Экспериментирование с технологией уже происходит: Statoil собирается построить большую плавучую ветровую станцию у побережья Шотландии, которая будет расположена в водах глубиной около 100 метров и имеет мощность в 20 МВт. Турбины высотой 253 метра, 78 метров из которой относятся к плавающей части под поверхностью моря.
«То, что мы описываем, скорее всего, не будет сегодня экономически целесообразным, но как только у вас появится отрасль, которая будет развиваться в этом направлении, появится стимул для развития этой идеи», — сказал Калдейра.

Источник, перевод РАВИ