مستقبل الرياح العائمة

مع وجود المزيد من المتظاهرين في المياه ، يهتم لاعبون أكثر أهمية بالرياح البحرية العائمة.

لبعض الوقت ، كانت الرياح البحرية العائمة مكانًا مناسبًا ، لكن المتظاهرين على نطاق واسع يعملون الآن ، ويلاحظ اللاعبون الأكبر - بما في ذلك شركات النفط والغاز.

يقول إريك ريكرز ، مدير تطوير الأسواق والاستراتيجية في شركة Quest Floating Wind Energy ومقرها هيوستن: "لا شك أن دخول شركات النفط والغاز كمطورين / شركاء في مشاريع الرياح البحرية العائمة قد فتح بعض الأنظار على تسارع هذه الصناعة. تدير Equinor الآن بنجاح محطة الرياح Hywind Scotland وتخطط لتطبيق المفهوم للحد من البصمة الكربونية لعمليات النفط والغاز في النرويج ، ويبدو أنها ستتبعها شركة Aker BP. "

يتوخى مشروع Hywind Tampen من Equinor استخدام 11 توربينات الرياح العائمة لتوفير الطاقة لمنشآت إنتاج النفط والغاز Snorre و Gullfaks في القطاع النرويجي في بحر الشمال.

ويضيف Rijkers: "إن شركة النفط الإيطالية ريبسول والمقاول النرويجي أكير سوليوشنز قد انضمت أيضًا إلى شركة Principle Power Inc. (PPI) ومقرها الولايات المتحدة ، بينما انضمت شركة شل إلى شركة Stiesdal Offshore Technologies الدنماركية وشركة Hexicon AB السويدية".

يتوخى مشروع Hywind Tampen من Equinor استخدام 11 توربينات الرياح العائمة لتوفير الطاقة لمنشآت إنتاج النفط والغاز Snorre و Gullfaks. (الصورة: Equinor)

تصاميم العوام
هناك عدد من التصميمات في المياه منذ أكثر من عام. في وقت مبكر من العلامة كان Equinor ، مع مفهوم الصاري Hywind. تم اختبار نموذج أولي واسع النطاق في النرويج قبل أن تفتتح شركة Equinor Hywind Scotland ، وهي مزرعة رياح عائمة بقوة 30 ميجاوات ، قبالة Peterhead ، اسكتلندا ، في عام 2017.

وشهدت شركة PPI's WindFloat خدمة شبه بحرية في البرتغال ، وتستخدم الآن في موقع Kincardine Offshore Windfarm Limited بالقرب من أبردين ، اسكتلندا. وتعتزم الشركة ، التي تملكها أغلبية شركة الإنشاءات الإسبانية كوبرا ويند إنترناشونال ، الموافقة على إنشاء موقع لمزرعة تبلغ 50 ميجاوات باستخدام توربينات 8 ميجاوات على تصميم WindFloat الخاص بـ PPI.

في العام الماضي ، قامت شركة Ideol بتركيب نسخ من متظاهري برك السباحة المبتلدين في المياه قبالة سواحل فرنسا (Floatgen - الخرسانة) واليابان (Hibiki - steel) ، في حين أن شركة Toda Corporation لديها مشروع GOTO في عرض البحر قبالة اليابان ، مع تخطيط ما يصل إلى 10 توربينات. لهذا الغرض وللمشروعات المستقبلية للرياح البحرية العائمة ، قامت تودا كوربوريشن ببناء سفينة مخصصة لتركيب الرياح البحرية شبه غاطسة وطولها 110 أمتار تدعى Float Riser (Hatayashi).

من المقرر أن يدخل تصميمان آخران المياه الفرنسية في عام 2021. وسيشمل مشروع "إيدف إنيرجيس نوفيل" التجريبي في الخارج بروفنس جراند لارج ثلاثة توربينات من سيمنز جيمسا 8.4 ميجا واط مركبة على هيكل عائم تم تصميمه بواسطة SBM Offshore و IFP Energies Nouvelles ، على أساس منصة توتر الأرجل مفهوم.

يتوقع مشروع التجريبي التوربيني العائم Groove و Belle-île من Eolfi أن يتم تثبيت أربعة توربينات بقوة 6 ميجاوات باستخدام المؤسسات التي صممتها شركة Naval Energies في فرنسا ، والتي يمكن بناؤها من الخرسانة والصلب أو مزيج هجين من الصلب / الخرسانة. سيتم إصلاح ذلك في قاع البحر من خلال نظام تثبيت يتحكم في تحركاته ، وفقًا لـ Naval Energies.

ستغلق Stetdal's Tetrafloat و التوربينات التوأم Hexicon المرتبة الأولى على مفاهيم الجيل الأول التي يتوقع Rijkers أن تكون مهيمنة في السوق حتى عام 2022-25. توجد أيضًا مجموعة من العوامات البديلة في مراحل مختلفة من التطوير (Eolink في فرنسا ، مع نقطة واحدة مثبتة ، وأربعة أعمدة عائمة ؛ تقنية SATH الإسبانية Saitec Offshore Technology ، وتتألف من جسرين أسطوانيين وأفقيين متصلين ؛ SeaTwirl في السويد ، مع توربينات المحور الرأسي ؛ والشركة الإيطالية Saipem's Hexafloat ، التي تستخدم ثقل موازنة تحت الركيزة العائمة). تتراوح أوزان هذه الأنظمة من 410 أطنان مترية لكل ميجاوات (T / MW) لشبه نصف فولاذي إلى حوالي 1110 طن / ميجاوات لنصف الخرسانة.

مع وجود مشاريع في مجال المياه ، يأتي المطورون والممولون الأكبر حجماً على نطاق عالمي ، كما يقول Rijkers ، نقلاً عن EDPR و Eolfi و Copenhagen Investment Partners و Macquarie). يقول: "يعد Equinor و PPI (مع مختلف شركاء التنمية) في الوقت الحالي اللاعبين الرئيسيين في مشاريع الساحل الغربي للولايات المتحدة ، وكذلك في هاواي". "بينما يتطلع جميع المطورين والمصممين إلى فرص في آسيا (تعد Eolfi / Cobra مرشحة رئيسية في تايوان) ، وكذلك في مشاريع 1.7 جيجاوات التي تم الإعلان عنها مؤخرًا في كوريا الجنوبية. ويصدق هذا أيضًا في أوروبا ، حيث تقوم اسكتلندا بتطوير جولات جديدة تشمل الرياح العائمة ، وكذلك فرنسا ، التي هي متواضعة ، في الوقت الحالي ، لكن كوادران إنيرجيس مارينز (وراء مشروع EolMed) وإوليفي قد أعلنا بالفعل عن التطوير المسبق لـ المتابعة التجارية واسعة النطاق للمتظاهرين الفرنسيين. على سبيل المثال ، تدرس شركة Eolfi المشاريع التي تبلغ طاقتها 3GW في خليج الأسد و 1.5 GW قبالة بريتاني البحرية. "

أتطلع قدما
في الوقت الذي يتم فيه التعبير عن التوقعات بالنسبة للرياح البحرية بشكل عام بقدرة إجمالية قدرها MW ، فإن عدد العوامات يعتبر أكثر أهمية ، حاليًا ، لإظهار الفرصة في السوق ، كما يقول Rijkers. "يوجد حاليًا 50 وحدة طافية في مشاريع قيد التطوير حتى عام 2022 ، في جميع أنحاء العالم ، ولكن هذا الرقم سيرتفع إلى 300 توربينات الرياح العائمة بحلول عام 2025 وربما أكثر من 1500 بحلول عام 2030 ، بزيادة خمسة أضعاف" ، كما يقول. "علاوة على ذلك ، تتطور قدرات التوربينات ؛ تمتلك MHI Vestas الآن ما يصل إلى 9.5 ميغاواط من التوربينات ، ولدى GE تصميم 12 ميغاواط. "

المفتاح هو التكلفة. يقول ريكرز إن متوسط الإنفاق الرأسمالي لوحدة التوربينات سوف ينخفض تدريجياً من نحو 40 مليون دولار في عام 2022 إلى 33 مليون دولار في عام 2030 ، لكن هذا التخفيض في التكاليف ينطوي على إمكانات أكبر بكثير بمجرد خروج السوق الكامل لمستويات العوامات. ويتوقع أن يصل المبلغ في النهاية إلى أقل من 25 مليون دولار ، اعتمادًا على تكاليف التوربينات والكابلات.

هذا لا يعني عدم وجود رياح معاكسة. على مدار الـ 18 شهرًا الماضية ، اضطرت Quest FWE إلى إزالة أو إعادة تحديد موعد 20٪ من المشاريع التي تتعقبها ، وكان معظمها من المتظاهرين الذين ثبتت صعوبة تمويلهم. ويضيف قائلاً: "هناك اهتمام كبير من جانب المجتمع المالي ، ويعتقد أنه مع نجاح كل مشروع على الإنترنت ، ومع تلقي المزيد من التعليقات التشغيلية ، فإن المخاطر وبالتالي عتبات التمويل على المشروعات العائمة ستخف. "

الرياح السفلية الثابتة والرياح العائمة
في الوقت الذي تصل فيه مشاريع الرياح القاع الثابتة إلى أعماق المياه حيث يمكن نشر بعض الأنظمة العائمة من 30 مترًا من المياه ، فإن ما يزيد عن 60 مترًا عائمًا سيكون له ميزة واضحة ، كما يقول ريكرز. يقول ريكرز: "على ساحل شمال شرق الولايات المتحدة ، قد لا يكون قاع البحر السائد وظروف التربة مناسبة دائمًا لمفاهيم القاع الثابت وقيادة الكومة في نافذة" تشغيلية "باهظة الثمن بسبب القيود البيئية". "قد تظهر حلول الرياح العائمة أن لديها ميزة من الناحيتين التقنية والاقتصادية في مثل هذه المياه.

"يتم أيضًا تطوير حلول جديدة مثل الجرافات الأحادية ، وهي monopile مزودة بجهاز الشفط ، ولكن ، حتى يتم إثبات أنها تتعامل مع وجود صخور كبيرة ، قد يهتم المطورون بدراسة البدائل العائمة في هندسة المفاهيم الخاصة بهم و الهندسة والتصميم الأمامي ".

جهد مشترك لإنشاء تصميم المحطة الفرعية العائمة (الصورة: Ideol)

تصميمات المحطة الفرعية العائمة تأخذ شكلها
مجموعة ABB للطاقة والأتمتة لا تتطلع فقط إلى فرصها في الرياح البحرية العائمة ، فقد انضمت الشركة إلى شركة Ideol ومصمم الأساس الفرنسي للرياح العائمة ، وشركة STX Europe Offshore Energy لتطوير تصميم المحطة الفرعية العائمة.

يتم تطوير الفكرة في إطار مشروع بحث وتطوير يسمى OPTIFLOT ، والذي يشتمل أيضًا على شركة العمليات الصناعية الفرنسية SNEF ، ويستند إلى مفهوم مجمع التخميد في Ideol.

يقول ألفريدو باريز ، مدير قسم تنمية الأسواق في شركة إيه بي بي ، مدير تطوير الأسواق في مصادر الطاقة المتجددة: "نرى الاهتمام ينمو بسرعة كبيرة لتوسيع نطاق الرياح البحرية العائمة". "نحن نعلم أن الرياح البحرية العائمة كانت على لوح الرسم وكان هناك بعض الطيارين. كان التركيز الرئيسي هو تصميم الطفو للتوربينات. كانت هذه هي الخطوة الأولى ، لإثبات أنه يمكنك تثبيت التوربينات على هيكل عائم وأنه يمكن أن يعمل. الآن لدينا عدد قليل من أولئك الذين يعملون وهذا ما دفع المطورين للنظر في ما يحدث إذا ذهبت على نطاق واسع ، إلى 500MW-1GW. عندما تصل إلى هناك ، عليك أن تفكر في المحطة الفرعية. "

يتوقع Parres إنشاء مشاريع كبيرة الحجم من عام 2030. وبحلول ذلك الوقت ، هناك بعض العناصر الرئيسية التي يتعين تنفيذها. الأول هو التصنيع والتوحيد القياسي ، والآخر يعمل على تشغيل الهيكل الميكانيكي في البيئة البحرية العائمة ، كما يقول. "بمجرد معالجتها ، يكون ثاني أكبر تحد هو الكبل (الذي سيتعين عليه الاتصال بالمحطة الفرعية العائمة وتحمل الأحمال الديناميكية التي سيتعرض لها). نحن نرى الكثير من العمل الذي يتم القيام به في هذه المجالات. "

في المملكة المتحدة ، على سبيل المثال ، لدى Carbon Trust مشروع يبحث عن الكابلات البحرية الديناميكية. يقول Parres: "تستخدم الكابلات الديناميكية بالفعل في الصناعة البحرية الآن ، لكن هذا سيتطلب جهدًا أعلى ، وهذا أكثر صعوبة". "مستوى التطوير أقل من الجوانب الأخرى ، ولكن لا يزال عليك التأكد من تصميم المعدات ومواصفاتها ومعاييرها. والمعايير ليست مصممة بالكامل بعد. المعايير مهمة لتبسيط الصناعة ". سيؤدي ذلك إلى قطع معدات شبكة الطاقة ، من المحولات إلى القواطع.

"ثم نعمل على البصمة ، الحجم والوزن" ، يضيف Parres. "يتم زيادة الوزن والحجم وكيفية تجميعها بطريقة ذكية بحيث يكون تصميم النظام أكثر كفاءة. سوف الرقمنة تلعب دورها. لقد بدأنا بالفعل في المجال الرقمي ، ولكن يمكن فعل الكثير. يمكن أن يقلل مفهوم المحطة الرقمية من كمية النحاس اللازمة لنقل الإشارات إلى غرفة التحكم ، ويمكن أن يساعد في مجال الصيانة ، ويقلل من أثر المحطة الفرعية.

باريز واثق من أن الحل سيكون قابلاً للتطبيق. يقول: "لن تكون المنصات الخارجية منصة العرض هنا". "الجزء الأكبر هو تطوير التوربينات وسيضطر الكابل إلى التعزيز. لكن ، مع الانتقال إلى المحطات الفرعية واسعة النطاق ، لا أعتقد أنه سيكون التحدي الرئيسي. "