Плавучие ветроэлектростанции — эффективный источник энергии



    В Шотландии в 2015 году построили крупнейшую в мире плавучую ветроэлектростанцию с пятью турбинами по 6 МВт каждая. Теоретически она способна вырабатывать 30 МВт, в идеальных условиях. Размещается станция примерно в 25 км от берега. Правительство страны рассчитывало на то, что эта станция, которая получила название Hywind Scotland, может выдавать около 135 ГВт*ч в год.

    Эта станция вместе с другими стала одним из залогов успеха энергетики Шотландии. В 2016 году, в августе, только ветряки выработали 106% необходимого региону электричества. Правда, тогда скорость ветра достигала 185 км/ч, что бывает очень нечасто. Спустя почти три года ветроэлектротанция продолжает показывать отличные результаты работы.

    Ее эффективность за последние три месяца составляет 65% от 100% возможных. Кстати, идея конструкции и сама реализация проекта — заслуга не шотландцев, а норвежцев, которые и выполнили все необходимые работы, от начального проекта до ввода электростанции в эксплуатацию. И это была отличная работа, поскольку ветроэлектростанции США имеют несколько меньший коэффициент эффективности — около 36,7% на момент 2017 года. Даже у ГЭС он ниже, чем у шотландского объекта, и составляет 45,2%.

    Правда, сравнивать эффективность ветроэлектростанции во время работы зимой, когда в Шотландии дуют сильные ветры, не слишком корректно. По словам конструкторов объекта, в летние месяцы, когда ветер уже не такой сильный, коэффициент эффективности составляет около 40%, что, в принципе, тоже очень неплохо. Достоинством плавучих ветроэлектростанций можно считать то, что их можно помещать в регионы моря или океана, где роза ветров способствует максимальной эффективности объекта. Собственно, это создатели таких станций и делают.

    Hywind не зря построена норвежцами, у которых большой опыт в создании нефтяных платформ на море. Конструкция платформы электростанции аналогична нефтяным — для закрепления ее в определенном месте используются специальные штанговые якоря. Благодаря им и стало возможным разместить объект в 25 км от берега. В режиме максимальной производительности станция может обеспечить электричеством 20 000 домов.

    Также Huwind может пережить суровый шторм, проблем у станции не возникает в этом случае. Она в состоянии работать даже в условиях экстремальных штормов, которые иногда возникают в зимние месяцы. Так, например, ураган Офелия не повредил станцию, хотя ветры и дули со скоростью в 125 км/ч. Другой шторм, случившийся в декабре, достиг скорости перемещения воздушных масс в 160 км/ч.

    «В самых сложных ситуациях турбины автоматически блокируются, но их работа возобновляется, как только восстанавливаются оптимальные условия. Лопасти турбин выстраиваются в случае шторма под углом, который позволяет снизить нагрузку на оборудование до минимума», — комментирует ситуацию разработчик станции.


    По мнению экспертов, к 2030 году стоимость мегаватта электричества, вырабатываемого плавучими ветроэлектростанциями, может снизиться до $50-70.

    Стоит отметить, что в Шотландии размещается около 60% всех нефтяных месторождений в Европе. Несмотря на огромные запасы, страна все же думает о будущем и продвигает «зеленую» энергетику. Ну а по мнению аналитиков из Bloomberg New Energy Finance (BNEF), с 2025-го года потребление ископаемого топлива в мире начнёт снижаться, а к 2027-му году постройка новых солнечных и ветряных электростанций станет дешевле содержания уже существующих газовых и угольных.


    Madrobots
    190,70
    Приближаем сингулярность за ваши деньги
    Поделиться публикацией

    Комментарии 56

      0
      Вроде же посчитали, что их обслуживание обходится слишком дорого?
        +3
        Ссылочкой не поделитесь?
          0
          К сожалению нет, просто всплыло из глубин памяти. Солёная вода, все дела. Но может мне и приснилось.
            0
            Было сообщение от германского института о том, что фактические затраты на эксплуатацию в пересчёте на заявляенный жизненный цикл превышают стоимость строительства примерно в сто раз.
            +1
            В 2013 году по крайней мере цена электричества отофшорных была выше чем от береговых www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/en/documents/publications/studies/Fraunhofer-ISE_LCOE_Renewable_Energy_technologies.pdf figure 1. Если я правильно понимаю, что это конечная себестоимость электричества.
            0
            Ну тут как с любой техникой, дешево и недолговечно, или дороже и с большим ресурсом. Как обкатают, а баланс уверенно попрет в плюс, начнет расползаться по наиболее удобным к установке местам.
            Правда момент с отведением энергии меня смущает. На мощностях уходящих за сотни киловатт, кабель получается приличной толщины и не особо любящий постоянные шевеления. Какой же геморрой будет с их регулярной заменой?
              0
              Повышаете напряжение и нет никаких проблем.
              Ватт = Ампер * Вольт
              Грубо говоря 6 МВт при 100КВольтах это всего 60 Ампер. Не особо толстый кабель нужен.
                +2
                Естественно я не думаю что там передаются банальные 380 вольт, может быть даже те самые 100КВ. Но выше напряжение — больше изоляции, особенно в такой «веселой» среде. Как ни крутись, гибкости шнурка не выйдет. Ведь малейший намек на трещину с попавшей водой и большой привет электрикам.
                Поэтому 25 километров до берега это дорого и неудобно, но «мыши продолжат есть кактус», потому что он халявный (это про ветер).
                  +1
                  А морские кабеля все толстые и многослойные, даже оптика.
                  Во-вторых, понемногу у всех начинается переползание на постоянку (например) и с перспективой сверхпроводящих кабелей.
                    +1
                    О чем и речь, «толстость и многослойность» не лучший друг гибкости и долговечности. Поэтому и любопытен сток службы кабеля и затраты на его обслуживание (замену). Сколько в процентах накапает на фоне самого ветряка?
                    Постоянка неплоха тем, что отпадает приличная доля гемороя по преобразованию в 50 гц. Особенно в подобном источнике с множеством не синхронизированных генераторов.
                    P.S. Cверхпроводник всё ждем, как появится что-то по умеренной цене и охлаждаемое азотом, так 100% куда нибудь в энергетику прикрутят.
                      0
                      наоборот, постоянка именно требует преобразований DC-AC-DC-AC..., иначе напряжение не поменяешь. Постоянный ток хорош для магистральных линий в сетях одинакового напряжения. В распределении и в генерации передачи постоянного тока неразумны.
                        0
                        Есть только маленький вопрос, как будут синхронизировать фазу у кучи генераторов? С постоянкой как раз относительно просто — выпрямляем, толкаем в кабель и уже на берегу приводим к нужному виду.
                          0
                          а как это делают с тысячами (около четырёх тысяч в России, по памяти) генераторов сейчас? Сейчас вся сеть — на переменном токе, и все генераторы работают синхронно. А тут — всего-то ветропарк синхронизовать, при том, что общая частота может и погулять — инвертору это не так важно, как целой энергосистеме. Это подкрепляется ещё и тем, что ветрогенераторам и так нужно вращаться с постоянной скоростью по чисто техническим причинам — при смене скорости вращения напряжения в лопастях будут очень велики. Гораздо выгоднее подгадывать под ветровую нагрузку изменением угла атаки.
                            0
                            В обычной электростанции подача пара на турбину весьма стабильна, к тому же великолепно регулируется. А как регулировать ветер? Понятно что поворачивающиеся лопасти, но не слишком хорошее решение ими крутить действительно постоянно. Не считая такой «мелочи», что оптимальный по КПД угол один, а нужный для управления скоростью может быть совсем другим.
                              0
                              Всё не так :-)
                              1. регулирование пара в АРС турбины не сильно проще (вообще не проще) и не менее инерционно, чем управление углом атаки.
                              2. Предельный КПД при сильном ветре — вовсе не цель у ветрогенераторов. Куда важнее обеспечить выдачу энергии при слабых ветрах. Поэтому в новых ветряках используют режим «активного срыва», когда лопасть намеренно работает в срыве. При этом усиление ветра увеличивает срыв, снижает КПД — и снижает нагрузку на лопасть. Уменьшение — убирает срыв и увеличивает КПД. Получается выравнивание выработки энергии при значительном (на десятичный порядок и больше) уменьшении управляющих воздействий. Шумят они, правда, сильнее обычного (срыв же), но в море это считается не таким страшным эффектом.

                              Мне не очень нравится идея большой ветрогенерации, но то, что интересных технологий там масса — нужно признать.
                                0
                                О, про тонкости ветряков интересно. А то редко в какой статье увидишь вменяемую информацию, чаще всего вода с примесью рекламы. Можно конечно специально искать информацию, это скорее для тех кто хочет с ними связаться (установить).
                                P.S. Генерация фигня, накопители недорогие&емкие надо. Как бы тогда проще было с «альтернативой», мечты прям…
                                  0
                                  накопители недорогие&емкие надо

                                  Или же глобальная энергосеть на сверхпроводниках.
                                    0
                                    Или же глобальная энергосеть на сверхпроводниках.

                                    Это два разных процесса — собственно передачи и балансировки генерации и потребления. Сверхпроводники эту проблему не решат.
                                      0
                                      Сверхпроводники использованные в масштабах мира — неплохо сгладят. Но вот заменить накопитель для транспорта они не могут. Во всяком случае на практике в нынешнем виде.
                    +1
                    В конкретной ветроферме у них кабель на напряжении 33 килоВольта работает, длина около 30 км.

                    Высоковольтные морские кабели делать хорошо уже научились без привязки к ветрякам — в основном для переброски энергии между странами. Уже есть подводные линии работающие на напряжениях вплоть до 300 кВ. Вроде уже какие-то на 500 кВ прокладывать начинают. И длины их больше пары десятков км нужных для размещения ветропарка, а сотни км в уже действующих, в проектах есть линии и свыше 1000 км.
                +1
                Наоборот! Наконец дождались, что морские ветрогенераторы строятся не по принципу буровых платформ, а с учетом специфики самих ветрогенераторов.

                Вспоминая разные документалки, как разрушаются и постоянно ремонтируются построенные по технологии «прошлых лет» оффшорные ветрогенераторы, приятно видеть, что прогресс в области их установки все таки есть.
                  0
                  Обслуживание у них действительно дорогое, но и электричества морские вырабатывают намного больше и в более стабильном и предсказуемом режиме, что тоже важно.
                  В среднем по году получается почти в 2 раза больше, чем аналогичная турбина установленная на суше.
                  0
                  Интересно, сколько таких надо установить, что бы оказать заметное влияние на климат. Скажем, можно ли не допустить образование ураганов, если расставить достаточно ветряков в нужных местах?
                    0
                    Вряд ли получится, потери энергии на трение о земную поверхность и раскачивание деревьев ураганам не особо мешают. Разве что подвести к этим ветрякам энергию и заставить их дуть в противоположном направлении :)
                      +2
                      Гуголь говорит, что леса на силу ветра все-таки влияют. Может главное — правильно их расположить.
                        +1

                        Да, по этой причине лесозащитные полосы (лесополосы) были так популярны на просторах необъятной Родины.

                          +3
                          ну, они не для влияния на климат, а для торможения приповерхностных ветров (чтобы ветром частички грунта не уносило).
                      0
                      Согласно ссылке, мощность урагана с ветром 40м/с сравнима с половиной мощности всех электростанций мира. То есть сформировавшийся ураган мы не погасим.
                      Управлять погодой человечество тоже пока не научилось. Даже предсказывать глобально затруднительно. То есть куда перегонять ветряки завтра, чтобы предотвратить ураган через неделю, тоже неясно.

                      Лично я считаю, что «выключать» все ураганы нежелательно. А суметь завернуть мощный ураган в сторонку… нуу, imho, дешевле построить инфраструктуру, которой не страшен ураган.
                        0
                        Не накая уж и большая мощность. С учетом того, что энергопотребление растет и доля ветроэнергетики в ней тоже увеличивается, можно предположить что скоро их влияние на климат станет заметным.
                          0
                          Однако ж неизвестно сколько нужно гасить, чтоб все прекратилося. Ураган вещь нестабильная, их иногда холмы гасят. Вполне может быть, что 2-5% снятой с него энергии — достаточно.
                        0
                        Ее эффективность за последние три месяца составляет 65% от 100% возможных… ветроэлектростанции США имеют несколько меньший коэффициент эффективности — около 36,7% на момент 2017 года. Даже у ГЭС он ниже, чем у шотландского объекта, и составляет 45,2%.

                        Это в каких попугаях? Если время использования максимума нагрузки, то сравнение с ГЭС бессмысленно. Или что-то другое?
                          0
                          Попугаи же указаны — %.

                          Это слегка мутировавший в журналисткой обработке КИУМ (Capacity factor в аглийском).
                          Сравнивать по нему можно любые электростанции.
                            0
                            Это слегка мутировавший в журналисткой обработке КИУМ (Capacity factor в аглийском).

                            Да смущает «65% от 100% возможных» — 100% не бывает ни в одной станции в принципе. Хотя бы раз в год надо сделать осмотр и ТО, а значит уже 100% достичь нельзя. Потому, если не допускать плохую журналистскую работу, и интересно, 100% — это что.
                            Сравнивать по нему можно любые электростанции.

                            Не сказал бы в этом случае, что сравнение с ГЭС корректное. Она используется как базис нагрузки или для сглаживания пиков. В то время как ВЭС работает, когда есть ветер, потому корректнее сравнивать или с ВЭС или с СЭС. Можно ведь и с АЭС или ТЭС сравнить, там 75-85% — нормальная величина.
                              0
                              100% это теоретический максимум от которого и пляшут. На практике он обычно не достижим, на то он и теоретический. Хотя если не брать длинный период, то бывает и 100%. Берем КИУМ не за год, а скажем месяц (кто сказал что это должен быть именно год? нет такого в определении КИУМ) — и пожалуйста: КИУМ за конкретный месяц может и быть и 100% если не было простоев и ремонтов в этом конкретном месяце.
                              Иногда и даже больше 100% формально получается — как например у нас некоторые АЭС бывает на небольшом «форсаже» (выше номинальной мощности) работают и если взять для расчета какой-то период между перезагрузками топлива и ремонтами, то выйдет немного выше 100%. Хотя на длинной дистанции конечно всегда ниже 100% будет.

                              Сравнить можно и другими электостанциями конечно. Просто ГЭС в отличии от других (атомных, угольных, газовых) это тоже ВИЭ, причем на данный момент лучший из имеющихся. И превзойти даже ГЭС по этому показателю — знаковый момент.
                              По сравнению с солнечными станциями и обычными ветряками он и подавно выше.
                              СЭС имеют КИУМ порядка 10-20%
                              наземные ветропарки 15-25%
                              морские ветропарки 20-40%
                              ГЭС 35-50%
                              А тут средний по всему году получился около 50%, а в зимний период (как раз когда потребность в энергии выше) свыше 60%.

                              Причем сами ветряки вполне обычные, такие рекордные показатели за счет месторасположения — там очень сильные и стабильные ветра (среднегодовая скорость ветра около 10 м/с). Но обычные морские ветряки в таких местах разметить до этого было невозможно — из-за слишком большой глубины моря.
                              А вот подобные «плавающие» уже возможно.
                                0
                                Берем КИУМ не за год, а скажем месяц (кто сказал что это должен быть именно год? нет такого в определении КИУМ) — и пожалуйста: КИУМ за конкретный месяц может и быть и 100% если не было простоев и ремонтов в этом конкретном месяце.

                                Так это тогда просто реклама (если именно такое подразумевается, здесь ведь может и журналист изнасиловавший ученого быть). Как и следующие сравнения, вроде сравнения с ГЭС. У последней режим работы совершенно другой, учет только удобного периода для ВЭС и неудобного для ГЭС. А еще ведь есть разные ГЭС, есть работающие исключительно на нормальном течении реки, а есть с некоторой возможностью в маневрировании (у последней КИУМ будет ниже, а вот важность для энергосистемы может быть выше).
                                сильные и стабильные ветра (среднегодовая скорость ветра около 10 м/с).

                                Согласно последним исследованиям в Германии, где сила и стабильность ветров последние лет 40 для ВЭС исследуется (раньше была информация для самолетов, а это у земли и, вроде 300 м, что не подходило для ВЭС), КУИМ был скорректирован в сторону уменьшения на 10-15%. В море может все быть не настолько радужно.
                                  0
                                  Что значит «удобного» или «неудобного»?
                                  Приведены данные для новой станции — средний по году 50%, средний за зимний период — почти 65%.
                                  И сравнивается с ГЭС у которых в среднем 45%. Например на нашей крупнейшей Саяношушенской — 42-43% средний по году, на Бурейской ГЭС 41-42%.
                                  Если так же за зимнее полугодие взять, то показатели ГЭС ясное дело еще хуже будут.

                                  Причем тут исследования в Германии? Это фактические данные по скорости ветра в этом одном конкретном месте у побережья Шотландии, где и построили эту пилотную станцию. И фактические данные по выработке / КИУМ, а не какие-то прогнозы или оценки.
                                    0
                                    Причем тут исследования в Германии? Это фактические данные по скорости ветра в этом одном конкретном месте у побережья Шотландии, где и построили эту пилотную станцию.

                                    Это была корректировка фактических данных. Там же в Шотландии не 40 лет замеры проводились (насколько помню из общения с фирмами — проводят их года 2-3 до общего принятия решения и 5 для выбора объема и мощности). Оказалось, что мало по времени.
                                    Приведены данные для новой станции — средний по году 50%, средний за зимний период — почти 65%.

                                    А где про 50%? В статье выше — три последние месяца 65%, летом «около 40%» (я так понимаю, речь о той одной турбине возле Норвегии, шотландский проект работает с сентября 2017). Т.е. данных особо нет. Или что еще лучше — 65% зимой у берегов Шотландии, а летом 40% у берегов Норвегии.
                            0
                            Возник аналогичный вопрос, если считают от расчетной проектной величины 135 мвтчас в год, то делим на количество часов в году 8760 и получим 15,4 квтчаса- это КИУМ 50% и они применяют эту величину за 100% и от нее имеют 65%, то есть КИУМ 32.5%?
                            Похоже такой расчет. Вот и ссылка попалась renen.ru/wind-energy-capacity-factor

                            ГЭС не имеют высоких КИУМ, т.к. предназначены для регулирования частоты и строятся с существенным запасом по установленной мощности, чтобы поддержать энергосистему в случае аварийного отключения генерирующих мощностей.

                              0
                              если считают от расчетной проектной величины 135 мвтчас в год, то делим на количество часов в году 8760 и получим 15,4 квтчаса

                              135 МВт*час / 8760 часов = 15,41 кВт, не кВт*ч
                              предназначены для регулирования частоты и строятся с существенным запасом по установленной мощности,

                              Есть также ГЭС, работающие на основу базиса нагрузки, по потоку реки. У них до 70% может доходить. Это те, что каскадами построены, там сильно не порегулируешь.
                                0
                                ГЭС имеют относительно низкие КУИМ не из-за того, что они специально (для регулирования) такими спроектированы (если это не специализированная ГЭС конечно — как ГАЭС), а потому что по другому в большинстве случаев просто не получается. Из-за того, что поток воды в речных системах так же очень сильно(в разы) меняется со временем и на него повлиять невозможно. Правда меняется он гораздо более предсказуемого и плавно по сравнению с ветром.

                                «Избыточных» мощностей на них как правило нет — во время весеннего паводка или в сезон дождей ГЭС работают близко к максимальной мощности и все-равно часто часть воды приходится сбрасывать в обход турбин, чтобы избежать переполнения водохранилища.
                                Ну а в непиковые периоды появляется возможность использовать эти «лишние» мощности для регулирования сети.
                              0
                              Пардон, под 135 ГВт*ч в год, они имеют в виду 130 ГВт*ч с января по август+0 ГВт*ч с августа по декабрь+5 ГВт*ч в декабре, ИЛИ не менее (!!!) 0,0154 стабильных ГВт*ч каждый час в году? Это две большие разницы.
                                –1
                                А причём тут слово «плавучие»? Разве они не «растут» со дна?
                                  +1

                                  Видео 2:28

                                    0
                                    Однако — спасибо.
                                    Не люблю видосики.
                                  –3
                                  Тото германия обсуждает, что частота сети давно не 50 Гц.
                                  Но пока хиханьки, да хаханьки в немецких СМИ: «подумаешь кухонные часы отстали на 6 минут в сутки! Фигня!»
                                    0
                                    Обсуждает все ENTSO-E, а не только Германия. Проблему сейчас определили как Косово/Сербия.
                                      0
                                      >>не только Германия. Проблему сейчас определили как Косово/Сербия

                                      какая прелесть,
                                      надеюсь когда «проблему» устранят, газеты/радио/ТВ обсудят тему с тем же рвением и хронометрожем, что и до того? Или «по тихому забудут», как будо и не бывало?
                                        0
                                        И часто хорошие новости в газетах? Упомянут один раз, дальше заголовка «теперь все хорошо» и читать не будут. А так да, проблему будут устранять, так как там между собой по политическим, а не техническим, причинам проблема возникла. Что неприемлемо для энергосистемы и будут последствия.
                                      0
                                      а причем тут это?
                                      0
                                      Зачем использовать странные словосочетания вроде «коэффициент эффективности», если есть вполне адекватный термин КИУМ — коэффициент использования установленной мощности?
                                      Второе, сравнивать цену гелиогенерации и ветряков с традиционной генерацией ПОКА некорректно, в силу того, что в стоимость ВИЭ-генерации необходимо будет включать стоимость аккумуляции энергии для обеспечения бесперебойной подачи тока в систему. А стоимость промышленных аккумулирующих систем ещё долго будет делать связку «ВИЭ+аккумуляторы» существенно дороже, чем традиционная электрогенерация. Поэтому все репорты в стиле «солнечная/ветряная электростанция стала дешевле атомной!» воспринимаются с недоумением на фоне отсутствия каких-либо существенных новостей о прорывах в промышленных системах аккумулировании энергии.
                                        +1
                                        В английском нет такого термина как КИУМ. Там вместо него "capacity factor" имеющий аналогичный смысл.

                                        Этот самый «capacity factor» в процессе 1 пересказа + 1 перевода журналистами и превратился в «коэффициент эффективности»
                                          0
                                          В английском нет такого термина как КИУМ. Там вместо него «capacity factor» имеющий аналогичный смысл.

                                          Корректнее — нет термина с дословным переводом (явление то одинаковое описывается). Практически вся электротехническая терминология в русском языке согласована с немецкой (с поправкой на особенности языков), но совершенно не совпадает с английской, исторически так сложилось.
                                            0
                                            Кстати, коллега idiv, не подскажете вот такую штуку:

                                            есть измерения, сохраненные в формате COMPTRADE (.dat и .cfg) — не подсеажете ли со студенческих знаний какой-нибудь просмотрщик?

                                            FAMOS, вроде, должен открыть — а нет ли чего-нибудь совсем попроще?

                                            Поиск навскидку на немнеком/англицком дал немного…
                                              +1
                                              У нас использовали Матлаб, возможно может бесплатный Octave то же. Еще были RTDS, PowerFactory (спецпрограммы). Мне уже попадали обработанные для Матлаба данные, потому точнее подсказать как это делалось не могу, к сожалению.
                                                0
                                                Спасибо за инфу.

                                                Да, должен какой-то спецпакет под Матлабом ещё открывать — но Матлаб сейчас не нужен, было бы из пушки по воробьям.

                                                Судя по всему — на FAMOS остановлюсь. Он весьма универсальный — в том числе и кучу форматов автомобильного мира поддерживает
                                              0
                                              idiv, GiperBober, Mad__Max

                                              Не буду утверждать на 100%, но у меня ещё сложилось ощущение, что раньше в Советском Союзе было ещё разделение примерно на три «школы» или «традиции» в электротехнике и теории управления: ленинградская, московская и уральско-сибирская (Новосибирск как центр и другие города).

                                              Наиболее заметно это было в ТАУ (Regelungstechnik) по использованию слов «управление/регулирование».

                                              В немецкой традиции сейчас «управление» («Steuerung») — это системы без обратной связи, а «регулирование» («Regelung») — это системы с обратной связью.

                                              Как мне показалось, ленинградская школа использовала везде общее слово «управление», добавляя «без ОС / с ОС», московская школа использовала чёткое разделение, как и немцы, а в Сибири где-то посередине, в зависимости от десятилетия.

                                              Нет ли у кого личных наблюдений по этой теме?

                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                        Самое читаемое