Druga faza rozwoju morskiej energetyki wiatrowej ma się rozpocząć w USA, począwszy od Maine, stanu, który widzi swoją przyszłość energetyczną zbudowaną na nowym typie turbiny wiatrowej. Jest to jeden, który może pływać w głębszych wodach i że może być zbudowany taniej niż istniejących turbin wiatrowych budowanych lub planowanych wzdłuż większości wschodniego wybrzeża USA.
Jednym z głównych beneficjentów tego, co nazywa się „floaters”-turbiny, które są utrzymywane przez linie cumownicze przymocowane do kotwic w wodach głębszych niż 160 stóp-prawdopodobnie będzie U.Zachodnim Wybrzeżu USA, gdzie Kalifornia i Hawaje planują farmy wiatrowe, a Oregon i Waszyngton mają podążać za nimi.
„To będzie globalny przemysł”, przewiduje Walter Musial, wiodący ekspert ds. morskiej energii wiatrowej w National Renewable Energy Laboratory. W tej chwili biznes jest w powijakach, ale zauważył, że 80% światowych wód morskich nadających się do turbin wiatrowych w pobliżu głównych skupisk ludności jest głębokich.
Główny typ turbin morskich zbudowanych w Europie i właśnie zaczynających rosnąć wzdłuż wschodniego wybrzeża są zainstalowane w płytszych wodach na stałych fundamentach, które mogą być zbyt drogie, aby zbudować na głębszych wodach. Ale pływaki, które mają dodatkową zaletę obniżania kosztów, ponieważ są montowane w pobliskich portach, a następnie holowane do morza, Musial przewiduje, będą „blisko lub blisko bycia konkurencyjnym kosztowo” z nimi do 2024 roku.
Pływaki prawdopodobnie dadzą duży impuls do tego, co już stało się dużym, kapitałochłonnym biznesem energii odnawialnej. Według szacunków Uniwersytetu w Delaware, istniejące turbiny morskie o stałym dnie, które są w trakcie realizacji lub w zaawansowanym stadium planowania w siedmiu stanach Wschodniego Wybrzeża, wiążą się z kosztami kapitałowymi w wysokości 70 miliardów dolarów i przyniosłyby 18.6 gigawatów energii elektrycznej – odpowiednik mocy 18 średniej wielkości elektrowni jądrowych – w latach 2020-2030 (Climatewire, 30 lipca).
W przeciwieństwie do turbin stałopodłogowych, biznesu zdominowanego obecnie przez firmy europejskie, turbiny pływające zostały zapoczątkowane przez amerykańskich innowatorów, w tym zespół badaczy z Uniwersytetu Maine. W 2009 roku zabrali się oni do pracy, aby znaleźć źródło energii, które mogłoby uratować stan przed nadciągającym kryzysem gospodarczym, ponieważ cena oleju opałowego wzrosła do 4 dolarów za galon.
Jeśli to się utrzymało, zauważył Habib Dagher, dyrektor wykonawczy Centrum Zaawansowanych Struktur i Kompozytów Uniwersytetu Maine, oznaczałoby to roczny rachunek za ogrzewanie w wysokości 10 000 dolarów, spychając rodziny i społeczności w północnym Maine w ubóstwo podczas mroźnych zim. „To było nie do utrzymania i wielki kryzys w stanie”, przypomniał w wywiadzie.
Więc zespół pogrążył się w planie potencjalnego rozwiązania: Marzenie Daghera o turbinie siedzącej na podstawie wykonanej z pustych, podobnych do wiader betonowych pływaków.
Poparty przez Legislaturę Maine z jednym głosem brakującym do jednomyślnego zatwierdzenia i pomocy finansowej z Departamentu Energii USA, zespół wzniósł model turbiny wiatrowej, jedną ósmą wielkości konwencjonalnej turbiny, i umieścił ją na pływaku. Następnie zespół zlecił holownikowi odholowanie jej do morskiej lokalizacji.
Była mała, ale wystarczająco silna, aby wytrzymać potężne wiatry i rozbijające się fale, i przeszła do historii w 2013 roku jako pierwsza pływająca turbina wiatrowa, która dostarczyła energię elektryczną do amerykańskiej sieci energetycznej.
Na papierze wyglądało to imponująco, ponieważ potencjał Maine w zakresie wytwarzania energii wiatrowej na morzu jest 36 razy większy niż całkowite zapotrzebowanie stanu na energię elektryczną. W następnych latach niewiele się działo, ale ostatnio dwaj poważni gracze branżowi dołączyli do Maine w partnerstwie o wartości 100 milionów dolarów, aby zbudować pełnowymiarową pływającą turbinę w pobliżu tego miejsca.
Są to Diamond Offshore Wind, spółka zależna japońskiej firmy Mitsubishi Corp. oraz RWE Renewables, spółka zależna dużego niemieckiego przedsiębiorstwa energetycznego i druga co do wielkości firma zajmująca się morską energią wiatrową na świecie. Maine również rozpoczął spotkanie z Departamentem Spraw Wewnętrznych USA, Massachusetts i New Hampshire, aby zbadać możliwość innych miejsc na morzu, które mogłyby dostarczyć czystą energię do górnej New England.
Teraz to, co zaczęło się jako marzenie Daghera zamieniło się w większe: „Siła gospodarki Maine, zachowanie naszych zasobów naturalnych, długoterminowe zdrowie i dobrobyt naszych społeczności i przyszłych pokoleń zależy w dużej mierze od naszego przejścia do czystej energii i radzenia sobie z zagrożeniem zmian klimatycznych,” powiedział Maine Gov. Janet Mills (D) w ogłoszeniu partnerstwa RWE-Mitsubishi.
Pionierem USA na Zachodnim Wybrzeżu jest Alla Weinstein, obecnie dyrektor generalny firmy o nazwie Castle Wind, która proponuje budowę pływającej farmy wiatrowej z aż 100 turbinami obracającymi się na morzu w Morro Bay w środkowej Kalifornii. Kiedy Weinstein, imigrantka z Rosji, która przybyła w 1974 roku z niewielką znajomością języka angielskiego i w połowie ukończonym college’em, po raz pierwszy zaproponowała ten pomysł w 2008 roku, reakcja była niezadowalająca.
„Pływający wiatr na morzu?” zapytali. „Wróćcie za 15 lat”, wspomina Weinstein w wywiadzie. „Dwa lata później mieliśmy projekt demonstracyjny.”
Podczas gdy Dagher miał za sobą stan Maine, Weinstein znalazła jedynie słabe wsparcie w Kalifornii. Znalazła jednak dwóch inwestorów chętnych do sfinansowania projektu demonstracyjnego – pełnowymiarowej turbiny wiatrowej na pływającej platformie, która ma być zlokalizowana u wybrzeży Portugalii. Zaczęła ona wytwarzać energię elektryczną w 2011 roku.
Demonstracja pomogła pierwszej firmie Weinsteina, Principle Power Inc, zbudować dwa kolejne urządzenia pływające w Portugalii i jeszcze jedno u wybrzeży Szkocji. A Weinstein został wybrany na pierwszego prezesa nowego stowarzyszenia handlowego, European Ocean Energy Association, gdzie nowe kontakty pomogły jej wyostrzyć jej następny cel, którym było cofnięcie się i skokowe rozpoczęcie budowy na głębokich wodach morskich Kalifornii.
Opuściła Principle Power w 2015 roku, a następnie utworzyła Castle Wind, spółkę joint venture z EnBW North America, spółką zależną jednej z największych niemieckich firm energetycznych i wśród globalnych liderów w morskiej energetyce wiatrowej. Jej niezamówiona propozycja budowy pływającej farmy wiatrowej 30 mil od wybrzeża środkowej Kalifornii pobudziła zainteresowanie 13 innych potencjalnych oferentów, którzy prawdopodobnie wezmą udział w federalnej aukcji na miejsce dzierżawy na początku przyszłego roku.
Kalifornia oferuje jeden z największych w kraju rynków energii odnawialnej. Ustanowiła cele dla 50% energii odnawialnej do 2025 roku i 100% do 2045 roku. Rozważa propozycje dla drugiej pływającej farmy wiatrowej na morzu od Humboldt County, 270 mil na północ od San Francisco.
Stara firma Weinsteina, Principle Power, z siedzibą w Emeryville, Calif. jest wśród firm, które mają nadzieję sprzedać bazy turbin do jej nowej firmy i innych przygotowujących się do licytacji na kalifornijskie dzierżawy. „Alla jest naszą wspaniałą klientką i cieszymy się na współpracę z nią”, powiedział João Metelo, który zastąpił ją na stanowisku dyrektora generalnego Principle Power.
W przeciwieństwie do innych technologii morskich turbin wiatrowych, które zostały zaprojektowane głównie w Europie, opatentowane przez Principle Power podstawy „WindFloat” zostały wynalezione w Berkeley w Kalifornii. Działają one w oparciu o system, który rozprowadza wodę do każdego z trzech pływających balastów turbiny, aby utrzymać obracającą się turbinę w pozycji pionowej niezależnie od nachylenia i przechyłu oceanu.
Technologia ta dojrzała do farm wiatrowych na wodach u wybrzeży Portugalii, Szkocji i Francji, a Metelo oczekuje teraz, że największe światowe projekty powstaną na głębszych wodach u zachodniego wybrzeża i na Hawajach. Metelo powiedział: „Ona zrobiła wielkie rzeczy dla przemysłu”, odnosząc się do Weinstein.
Offshore wind, nawet w głębszych, bardziej odległych wodach Kalifornii, nie jest biznesem dla osób o słabym sercu. Grupy rybackie zgłosiły zastrzeżenia w Kalifornii. Podobnie jak Departament Obrony USA, który obawia się o morskie obszary szkoleniowe dla pilotów i zakłócenia turbin z instalacjami radarowymi.
Weinstein, która otrzymała dyplom inżyniera elektryka z Stevens Institute of Technology w Hoboken, N.J., a następnie pracowała jako inżynier lotniczy przez kilka lat, zdecydowała, że kariera przedsiębiorcy w dziedzinie energii odnawialnej jest warta ryzyka.
„To jest bardziej tak, że czujesz, co chcesz zrobić, a kiedy pojawia się to przed tobą, czujesz się dobrze. Tak długo, jak nie boisz się robić czegoś, do czego nie masz instrukcji obsługi, wtedy takie rzeczy się zdarzają” – wyjaśniła w wywiadzie.
Choć pływaki są obecnie droższe niż turbiny wiatrowe ze stałym fundamentem w oceanie, Musial z NREL uważa, że usuną one dużą barierę ekonomiczną w biznesie morskiej energetyki wiatrowej, ponieważ turbiny wiatrowe stają się coraz większe, a amerykańskie prawo zwane Jones Act wymaga bardzo dużych i bardzo drogich amerykańskich statków, aby zainstalować je na morzu.Pływające turbiny mogą być montowane w lokalnych portach morskich, holowane na morze w celu instalacji, a nawet holowane z powrotem do portu w celu przeprowadzenia poważnych napraw, jeśli to konieczne, jak wyjaśnił, co obniża koszty pracy. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na energię odnawialną, firmy zaczęły rozważać sposoby zmniejszenia przeciążenia linii energetycznych poprzez wytwarzanie i magazynowanie nadmiaru energii na morzu. Jednym ze sposobów jest wykorzystanie elektrolizy do rozdzielania wodoru z wody morskiej i magazynowanie go w podwodnych pęcherzach w pobliżu farm wiatrowych.
Niemcy rozpoczęli eksperymenty. Rząd holenderski ogłosił niedawno „Crosswind”, niesubsydiowaną morską farmę wiatrową budowaną przez Royal Dutch Shell PLC i Eneco, lokalne przedsiębiorstwo użyteczności publicznej. Będzie ona testować różne sposoby wytwarzania i magazynowania nadmiaru morskiej energii, w tym pływające baterie słoneczne, tymczasowe akumulatory i elektrolizer.
W liście przesłanym do holenderskiego parlamentu przez ministra gospodarki zatytułowanym „Mapa drogowa dla morskiej energetyki wiatrowej do 2030 r.” wyjaśniono, że tzw. zielony wodór mógłby zapobiec sytuacji, w której cena energii elektrycznej wytwarzanej na morzu stałaby się zbyt niska, aby wspierać dalsze inwestycje morskie. Byłoby to możliwe dzięki wytwarzaniu większej ilości wodoru na morzu i wysyłaniu go na ląd w różnych celach. Obejmują one dostarczanie wodoru do samochodów elektrycznych wyposażonych w ogniwa paliwowe oraz do ogrzewania budynków, ponieważ Holandia kontynuuje planowaną rezygnację z paliw kopalnych.
Pomimo ambicji różnych stanów w zakresie energii odnawialnej, Stany Zjednoczone nie są jeszcze na to gotowe, podkreślił Musial. „Ale moja kryształowa kula mówi, że za 10 lat będziemy się martwić o zielony wodór. W tej chwili może być trochę za wcześnie.”
Reprinted from Climatewire with permission from E&E News. E&E zapewnia codzienne relacje z istotnych wiadomości dotyczących energii i środowiska na stronie www.eenews.net.
.