3 godzin temu
Klasycznym sposobem na umieszczenie wiatraków na morzu jest zainstalowanie jej na szczycie platformy przywierconej do dna morskiego. Nowym wyzwaniem morskiej energetyki wiatrowej są jednak turbiny pływające. Umieszczane na pływających konstrukcjach kołyszą się huśtane falami i wiatrem, na łamach serwisu The Conversation pisze Emma C. Edwards z Oxfordu.
Powodu zainteresowania takim sposobem instalacji jest bardzo prosty: większość wiatrów wieje nad głębokimi wodami, gdzie budowa stałych platform byłaby zbyt droga lub po prostu niemożliwa. Mówimy tu jednak o ogromnych turbinach osiągających wysokość do 240 m. Mniej więcej tyle co wieżowiec. Ponieważ są tak wysokie, silne wiatry wiejące wysoko nad powierzchnią morza sprawiają, iż wiatrak chce się przechylać. Stąd projekty platform koncentrują się na minimalizacji tego nachylenia. Istnieje ponad 100 pomysłów na projekty platform, ale możemy je ogólnie pogrupować w sześciu kategoriach:
1. Spar
Spar to wąskie, głębokie platformy z balastem, który przeciwdziała sile wiatru. Zwykle są stosunkowo łatwe do zrobienia, ponieważ składają się tylko z jednego cylindra. Mogą jednak sięgać 100 metrów poniżej powierzchni wody, co oznacza, iż nie mogą być spławiane w zwykłych dokach, które nie są wystarczająco głębokie. Do zainstalowania turbiny wymagane są specjalistyczne procedury instalacji.
Hywind Spar, Equinor
2. Barge
Barge (pl. barka) to szerokie, płytkie platformy, które siłę wyporu wykorzystują do tego, aby przeciwdziałać sile wiatru omiatającego wieżę. Ponieważ zwykle sięgają mniej niż 10 metrów pod wodę, nie potrzebują żadnych specjalistycznych doków głębinowych ani statków instalacyjnych. Mogą być jednak trudne do zrobienia, ponieważ platforma jest zwykle pojedynczą, dużą jednostką o złożonym kształcie.
Damping Pool, BW Ideol/ V. Joncheray
3. Tension-leg platform TLP
Platformy z tzw. napinanymi nogami (Tension-leg platform – TLP) wykorzystują napięte liny cumownicze, które platformę łączą z dnem morskim. To powstrzymuje turbinę przed przechyleniem się na wietrze. Zwykle są mniejsze i lżejsze niż inne typy, co ułatwia ich dopasowanie do standardowego miejsca osadzenia. Ponadto ich „ślad” na dnie morskim jest niewielki ze względu na napięte linie. Platformy te nie są jednak stabilne, dopóki się ich nie zacumuje, co oznacza, iż wymagane jest specjalne rozwiązanie do holowania i instalacji.
PelaFlex, Marine Power Systems
4. Semi-submersible
Tak zwane platformy półzatapialne (ang. Semi-submersible) składają się z trzech, czterech lub pięciu połączonych pionowych cylindrów, z turbiną umieszczoną pośrodku lub nad jedną z kolumn. Platforma wykorzystuje siłę wyporu umieszczoną daleko od środka ciężkości (podobną do barki) i balast u podstawy każdej kolumny (podobnie jak platformy spar). Podobnie jak barki, platformy półzanępialne nie wymagają specjalistycznego sprzętu do holowania i pracują w szerokim zakresie głębokości wody. Także tu wyzwaniem jest za to sama konstrukcja.
VolturnUS, University of Maine
5. Rozwiązania Łączone
Cztery powyższe kategorie to „tradycyjne” platformy inspirowane rozwiązaniami rozwiązaniami z przemysłu naftowego i gazowego. Wprowadzane już w latach 60′ platformy pływające sprawiły, iż ogromne platformy wiertnicze mogły uzyskać dostęp do głębszych obszarów wodnych (do 2000 m). Większość z nich to platformy półzatapialne, zakotwiczone do dna morskiego łańcuchami, albo TLP, połączone z dnem morskim dzięki napiętych kabli.
Ostatnio pojawił się trend w kierunku konstrukcji platform bardziej ukierunkowanych na wiejące wiatry. Niektóre z nich wykorzystują kombinację mechanizmów stabilizujących i sięgających po zalety każdego z poprzednich projektów.
Na przykład platformy lowerable ballast z balastem o regulowanej głębokości wyglądają jak tradycyjne półzanurzalne lub barkowe platformy, ale z ciężarem zwisającym na napiętej linie. Podczas instalacji turbiny w porcie i holowania balast jest podnoszona, dzięki czemu można użyć tradycyjnego doku i nie jest potrzebny specjalistyczny sprzęt. W miejscu instalacji ciężar jest opuszczany, a platforma uzyskuje dodatkową stabilność dzięki nisko umieszczonemu środkowi ciężkości.
Inne projekty wykorzystują zalety stabilności jakie dają napięte liny cumownicze (podobne do TLP), ale są zaprojektowane tak, aby były stabilne podczas holowania, a więc nie wymagają specjalnego statku instalacyjnego. Napięte liny cumowania są przymocowane do pojedynczej kolumny, która jest instalowana na początku. Reszta samostabilizującej się platformy jest następnie holowana i podłączana do wstępnie zainstalowanej kolumny dzięki napiętych lin cumownych. Na przykład, poniższy obrazek pokazuje platformę X1 Wind:
6. Platformy hybrydowe
Tego typu platformy polegają na dodawania do wiatraków innych generatorów czystej energii, takich jak konwertery energii fal morskich. Zwiększa to ogólną ilość wytworzonego prądu i zmniejsza koszty, ponieważ kable energetyczne, konserwacja i inne elementy infrastruktury mogą być współdzielone. Konwerter energii falowej zmniejsza również ruch platformy, co z kolei zwiększa wydajność mocy turbiny.
Perspektywy
Zbudowano już cztery pływające morskie farmy wiatrowe, z których największa została otwarta w 2023 roku u wybrzeży Norwegii. Dwie z tych farm wykorzystują konstrukcję dźwigarową Hywind, a dwie używają półzanurzalnego WindFloat. Osiemnaście innych projektów platform miały przejść testy na morzu (co najmniej jedną z każdej z kategorii opisanych powyżej). Niektórzy planują budowę pływających farm w ciągu najbliższych kilku lat, jest też kilka projektów prototypowych pływających platform na wczesnym etapie prac.
