부유 식 바람 농장을 녹색 전기의 미래로 만드는 방법

부유 식 바람 농장을 녹색 전기의 미래로 만드는 방법
비스 마르 영국 / 셔터 스톡

2010 년 이래로 풍력 에너지는 전 세계적으로 꾸준한 성장을 보이며 해상 ​​풍에 의해 생성 된 에너지의 양이 매년 거의 30 %. 전 세계 국가들은 증가하는 수요를 충족시키고 배출을 빠르게 줄이기 위해 재생 가능 에너지 공급을 빠르게 강화해야합니다. 이러한 긴급 함에도 불구하고 현재 해상 풍력은 현재 세계 전력 공급의 1 % 미만을 제공합니다.

풍력 발전 단지 건설을위한 주요 얕은 물 위치가 많이 개발되고 있습니다. 그러나 전 세계적으로 설치된 용량의 그래프 아래에 따르면 해상 풍의 잠재력은 여전히 ​​크게 미개척 상태입니다.

육상과 해상 풍력

육상 및 해상 풍력 용량 (부동 풍력 발전 시설을 친환경 전기의 미래로 만드는 방법)키 : 해상 풍 = 연한 회색, 해상 풍 = 진한 회색. 이레나, 저자 제공

이 미개척 잠재력의 이유는 바람의 80 % 해저에 내장 된 터빈이 건설하기 까다로운 60 미터 이상의 수심에서 더 멀리 떨어진 해상에서 중단되지 않습니다.

해결책은 해상 풍력 발전 단지에 떠있을 수 있습니다. 그래서 그들을 어떻게 붙잡고 있는가?

해상 풍력

모든 바는 기존 해상 풍력 터빈 몇 개를 고정 기초로 해저에 부착합니다. 대부분 해저 위의 터빈 마스트로 전환되는 대형 강철 관형 파일입니다. 이 고정 바닥 형 터빈은 50 또는 60 미터의 수심으로 제한됩니다.

하지만 최근 프로젝트는 하이 윈드 스코틀랜드 연안에서 바람둥이 포르투갈 이외의 지역에서는 부유 식 풍력 터빈을 건설 할 수 있음을 보여줍니다. Hywind 농장에서 사용되는 것과 같은 단일 4,000 메가 와트 터빈은 XNUMX 개의 영국 가정에 전력을 공급하기에 충분한 전력을 생산할 수 있습니다.


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그러나 전 세계 인구에 동등한 가정용 전기를 공급하기 위해 9 억 2050 100 만 개의 해상 풍력 터빈 (현재 수의 XNUMX 배 증가)과 미래의 에너지 수요를위한 전기 공급 능력이 필요합니다.

불행하게도, 부유 식 풍력 발전 단지는 기술적으로 실현 가능하지만 경제적으로 실행 가능하지 않습니다. 해외에서하는 일은 비싼. 15 기가 와트 고정 바닥 풍력 단지를 건설하기 위해 필요한 부지 조사를 완료하는 데 드는 비용은 650 만 파운드입니다. 농장 설치 및 시운전은 약 75 억 25 천만 파운드가 될 것이며 운영 및 유지 보수에 소요되는 비용은 연간 약 300 천 XNUMX 백만 파운드가 될 것입니다. 약 XNUMX 년의 수명이 다한 해체에는 XNUMX 억 파운드가 필요합니다.

아직 설계와 기술의 초기 단계에있는 부유 식 풍력 발전 단지 더 비싸다. 2019 년 해상 풍력 에너지 공급 가격은 전기 MWh 당 £ 36 ~ £ 45 범위 인 반면, 부유 식 바람에 대한 현재 경매 가격이 책정됩니다. 그 양의 두 배 이상.

해양 구조물도 매우 큽니다. Hywind 154 메가 와트 터빈의 직경은 380 미터입니다. 각 블레이드의 길이는 A10 비행기 날개 길이와 같습니다. Siemens Gamesa 193 메가 와트 터빈의 회 전자 직경은 15 미터이고, 미국 국립 재생 에너지 연구소 (National Renewable Energy Laboratory) 240 메가 와트 기준 터빈의 직경은 XNUMX 미터입니다. 바다에서이 규모의 인프라를 구축, 설치, 운영, 모니터링, 유지 보수 및 해체하는 것은 쉬운 일이 아닙니다.

세계 최초의 부유 식 풍력 단지 Hywind Scotland에 사용 된 XNUMX 개의 터빈 중 XNUMX 개.세계 최초의 부유 식 풍력 단지 Hywind Scotland에 사용 된 XNUMX 개의 터빈 중 XNUMX 개. Terje Aase / 셔터 스톡

에너지 회사는 종종 바다에서 멀리 떨어져 건설하는 반면, 단일 부유 식 풍력 터빈은 단일 해양 석유 또는 가스 장비보다 훨씬 적은 에너지를 생산합니다. 두 구조의 크기에 따라 작동 수명이 1,000 배 줄어들 수 있습니다. 따라서 재생 에너지의 동일한 에너지 생산을 위해서는 훨씬 더 많은 인프라가 필요합니다. 해상 풍력 터빈을 해상에 배치하고 유지하는 것은 해상 석유 또는 가스의 에너지 생산 비용에 맞게 훨씬 저렴해야합니다.

재생 에너지로의 전환을 돕기 위해 전통적인 해양 공학으로부터 많은 것을 배울 수 있습니다. 그러나 동일한 방법을 더 많이 사용하거나 기존 방법 및 기술의 효율성을 높이면 필요한 비용 절감을 달성 할 수 없습니다.

기술 솔루션

그렇기 때문에 부유 식 풍력 발전 단지를 비용 효율적으로 만들려면 새로운 기술이 필요할 것입니다. 예를 들어 해저 조사에서부터 부유 식 풍력 터빈의 운영, 검사 및 유지 보수에 이르기까지 해양 공학 활동을 제어하기 위해 로봇 및 기타 자율 기술을 사용하면 작업자의 위험을 줄이고 이러한 복잡한 시스템을보다 효율적으로 제어 할 수 있습니다.

사람들에 의한 해상 풍력 단지에 대한 일상적인 점검은 오늘날 건설되고있는 미래의 대규모 개발에 확실히 비현실적 일 것입니다. 부유 식 풍력 발전 단지의 모든 부분에 내장 된 스마트 센서는 구조물이 어떻게 돌아가는지 지속적으로 평가할 수 있습니다.

기계 학습 데이터를 사용하여 컴퓨터가 스스로 의사 결정을 내릴 수 있도록하는 것은 디자인 중 가장 효율적인 앵커를 알려주거나 계류 라인이 작동 중 실패 할 위험이있는 경우에 사용될 수 있습니다.

이미 머신 러닝은 날씨 데이터를 사용하여 터빈 블레이드의 위치를 ​​제어하여 높은 바람이나 폭풍에서 발생하는 에너지의 양을 최대화하거나 피해를 방지 할 수 있습니다. 새로운 방법 물리학을 기계 학습과 결합하면 적은 데이터로 신뢰할 수있는 예측을 할 수 있으며, 이는 데이터를 수집하기 어려운 해외에서 유용합니다.

영국 정부가 시작되면서 문의 기후 변화에 대처할 수있는 기술 혁신의 종류로, 해상 풍력은 첫 번째 요구의 항구입니다. 미래의 기술에 대한 투자로 부유 식 풍력 발전 단지는 국가와 세계의 재생 가능한 에너지 용량을 과급 할 수 있습니다.대화

수잔 구르 베네 크, 신흥 기술의 왕립 공학 아카데미 위원장-지능형 및 탄성 해양 공학, 사우 샘프 턴 대학

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