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Energia eolica che galleggia
Gli sviluppatori di parchi eolici offshore vorrebbero costruire in acque profonde a più di 32 chilometri dalla costa, dove prevalgono venti più forti e costanti e le lamentele per il paesaggio deturpato sono meno probabili. Ma costruire fondamenta per supportare turbine eoliche in acque profonde più di 20 metri è proibitivo. Ora, gli sviluppatori di tecnologia stanno intensificando il lavoro nelle turbine galleggianti per rendere fattibili tali fattorie.
Confinante con l'oceano: Da dicembre, questo prototipo di turbina eolica galleggiante da 80 kilowatt assorbe energia eolica al largo della Puglia, in Italia, in acque profonde 108 metri, oltre la profondità economicamente praticabile per le turbine montate sul fondo del mare. I dati delle interazioni della macchina con il vento e le onde informeranno la progettazione finale e gli schemi di controllo per le turbine galleggianti a grandezza naturale.
Diverse aziende stanno per dimostrare i sistemi prendendo in prestito pesantemente dalla tecnologia delle piattaforme offshore di petrolio e gas. A dicembre, lo sviluppatore olandese di turbine galleggianti Tecnologie Blue H ha lanciato una piattaforma di prova al largo della costa meridionale italiana; il mese scorso, la società ha annunciato i suoi piani per l'installazione di un'ulteriore turbina di prova al largo della costa del Massachusetts, e forse per iniziare la costruzione di un parco eolico completo al largo delle coste italiane, l'anno prossimo. Vicino dietro è ondeggiare , con sede a Bergen, in Norvegia, che ha raccolto 29 milioni di dollari lo scorso autunno e prevede di mettere in campo un prototipo della sua turbina eolica galleggiante nel 2010.
Se questi sforzi avranno successo, potrebbero aprire una risorsa di immensa scala. Ad esempio, secondo a Analisi del 2006 del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, della General Electric e del Massachusetts Technology Collaborative , le risorse eoliche offshore sulle coste dell'Atlantico e del Pacifico superano l'attuale produzione di elettricità dell'intera industria energetica degli Stati Uniti.
Il successo della turbina galleggiante potrebbe essere la chiave per sfruttare tale risorsa. I parchi eolici come quelli installati in Danimarca, Germania e altre acque europee e proposti per Nantucket Sound, in Massachusetts, soffrono di una fornitura limitata di attrezzature per l'edilizia marina come battipalo e gru. Emerging Energy Research, una società di consulenza con sede a Cambridge, MA, ha affermato la scorsa settimana che il mercato globale dell'energia eolica offshore potrebbe raggiungere i 40.000 megawatt entro il 2020, abbastanza per alimentare più di 30 milioni di case negli Stati Uniti e più del doppio dell'energia eolica dello scorso anno. installazioni in tutto il mondo, ma solo con una capacità di costruzione navale notevolmente ampliata. Secondo Keith Hays, direttore della ricerca della società di consulenza, costruire anche 2.000 megawatt di eolico offshore nei prossimi cinque anni richiederà un aumento significativo della catena di approvvigionamento marina.
Multimedia
Guarda la costruzione e il lancio di una piattaforma galleggiante per l'energia eolica.
Le turbine galleggianti possono essere assemblate a terra e trainate in posizione, facendo una corsa finale attorno al collo di bottiglia della costruzione offshore. La piattaforma che Blue H ha rimorchiato fuori dal porto di Brindisi in Puglia, Italia, questo inverno è chiamata piattaforma a gambe di tensione, una piattaforma offshore convenzionale per petrolio e gas che galleggia sotto la superficie, tenuta rigidamente in posizione da catene che corrono su acciaio o cemento ancore sul fondale. Sopra è installata una turbina eolica da 80 kilowatt dotata di sensori per registrare le forze delle onde e del vento sperimentate a 10 chilometri al largo. Versioni galleggianti molto più grandi – turbine da 2,5 megawatt e 3,5 megawatt della scala utilizzata negli odierni parchi eolici offshore – sono in costruzione da Blue H e potrebbero essere installate non appena questo autunno.
La cosa insolita del design di Blue H è il rotore a due pale della turbina, un design che ha perso il design a tre pale negli anni '90 quando l'industria delle turbine eoliche è cresciuta. Martin Jakubowski, cofondatore di Blue H e chief technology officer, afferma che il rumore e le velocità di rotazione stridenti che hanno reso le due pale un perdente a terra sono irrilevanti o un vantaggio in mare aperto. La rotazione più rapida, nel frattempo, offre due vantaggi. Jakubowski afferma che la frequenza da 30 a 35 giri al minuto, il doppio di quella di una turbina a tre pale, è meno suscettibile alle interferenze dovute all'oscillazione avanti e indietro della piattaforma sotto l'azione delle onde.
Struttura della turbina: La sovrastruttura in acciaio al di sotto di questa turbina eolica è chiamata piattaforma a gambe di tensione, simile a quella utilizzata nelle piattaforme petrolifere e del gas offshore. Una volta posizionata al largo, la piattaforma è tenuta rigidamente in posizione da catene che corrono su un contrappeso in acciaio e cemento sul fondo del mare.
Una rotazione più veloce significa anche meno coppia, il che significa che l'intera struttura può essere costruita più leggera. (Vedi Energia eolica per pochi centesimi.) Il rotore, il cambio e il generatore della turbina da 2,5 megawatt di Blue H peseranno da 97 a 53 tonnellate in meno rispetto alla macchina più leggera con la stessa potenza sul mercato. Questo è un grande vantaggio, afferma Jakubowski. Per noi, il peso in cima è qualcosa che dobbiamo spingere verso l'alto. La turbina e la piattaforma sono di conseguenza più economiche da costruire, dice. Il risultato netto, afferma Jakubowski, dovrebbe essere una fonte di energia altamente competitiva. Stima che i parchi eolici di Blue H forniranno energia eolica da sette a otto centesimi per chilowattora, all'incirca corrispondendo al costo attuale della generazione a gas naturale e dell'energia eolica convenzionale onshore.
E sarà fuori dalla vista e quindi, spera l'azienda, fuori dalla mente per interessi locali in competizione come il turismo. Il sito al largo di Cape Cod, dove Blue H intende installare una piattaforma di prova la prossima estate per il suo primo parco eolico negli Stati Uniti, sarà a 23 miglia dalla costa.
Il concorrente norvegese di Blue H, SWAY, utilizza una diversa combinazione di tecnologia di piattaforma offshore e design della turbina. La piattaforma di SWAY è, in sostanza, un longarone che può salire e scendere dolcemente con l'azione delle onde, richiedendo così un ancoraggio minore rispetto alla piattaforma con gambe di tensione. La boa, una colonna alta quasi 200 metri, sarà tenuta in posizione da una zavorra di ghiaia di 2.400 tonnellate sul fondo del mare. La sua turbina è a tre pale, ma a differenza delle tradizionali turbine onshore, può essere posizionata sottovento piuttosto che tenuta controvento per meglio adattarsi allo sbandamento della torre.
Paul Sclavounos, ingegnere meccanico e specialista in architettura navale al MIT, il cui laboratorio sta progettando entrambi i tipi di strutture per le turbine offshore, afferma che entrambe le società hanno scelto metodi di flottazione praticabili, sebbene ritenga che l'approccio al longherone adottato da SWAY sarà migliore adattato alle acque più agitate. Dice che la piattaforma di Blue H potrebbe funzionare al largo delle coste italiane, ma ancorarla per gestire le onde da 30 a 40 metri che le tempeste del New England possono scatenare potrebbe non essere economico. Il costo che realmente guida questa attività è principalmente il fondamento, afferma Sclavounos.
Il punto in cui mette in discussione entrambe le aziende è nella loro decisione di riprogettare le turbine eoliche. Sclavounos afferma che il suo gruppo sta progettando sia longheroni che piattaforme per trasportare turbine convenzionali da cinque megawatt progettate per applicazioni offshore onshore o in acque poco profonde. Non vuoi ridisegnare le turbine per lo spiegamento offshore perché sarà molto costoso e probabilmente non è necessario all'inizio, dice.
Secondo Sclavounos, l'economia dell'industria energetica si sta già avvicinando a un punto di svolta che guiderà la rapida adozione delle turbine galleggianti. La tecnologia è essenzialmente provata, dice. Sappiamo di poter progettare [piattaforme] e longheroni che non si muoveranno in caso di grandi tempeste. Ciò che porterà al decollo di questo settore sarà l'economia. Quando i mercati del commercio delle emissioni di carbonio inizieranno a maturare, vedrai decollare questo settore, anche senza sussidi statali. Non siamo lontani da esso.