En andra fas av havsbaserad vindkraftsutveckling är på väg att komma igång i USA, med början i Maine, en delstat som ser sin energiframtid byggd på en ny typ av vindkraftverk. Det är en som kan flyta på djupare vatten och som kan byggas billigare än befintliga vindkraftverk som byggs eller planeras längs större delen av USA:s östkust.
En av de främsta mottagarna av det som kallas ”floaters” – turbiner som hålls kvar av förtöjningslinor som är fästa vid ankare i vatten som är djupare än 160 fot – kommer troligen att vara den amerikanska kustbevakningen.USA:s västkust, där Kalifornien och Hawaii planerar vindkraftsparker och Oregon och Washington förväntas följa efter.
”Detta kommer att bli en global industri”, förutspådde Walter Musial, ledande expert på havsbaserad vindkraft vid National Renewable Energy Laboratory. För närvarande befinner sig branschen i sin linda, men han noterade att 80 % av världens havsvatten som lämpar sig för vindkraftverk nära större befolkningscentra är djupa.
Den viktigaste typen av havsbaserade vindkraftverk som byggs i Europa och som just börjar växa fram längs östkusten installeras på grundare vatten på fasta fundament som kan vara för dyra att bygga på djupare vatten. Men flytande turbiner, som har den extra kostnadsbesparande fördelen att de monteras i närliggande hamnar och sedan bogseras ut till havs, förutspådde Musial, kommer att vara ”nära eller nära att vara kostnadsmässigt konkurrenskraftiga” med dem år 2024.
Flödande turbiner kommer troligen att ge ett rejält uppsving åt vad som redan har blivit en stor, kapitalintensiv affärsverksamhet för förnybar energi. Enligt en uppskattning från University of Delaware innebär de befintliga havsbaserade turbiner med fast botten som pågår eller är i avancerad planering i sju östkuststater kapitalkostnader på 70 miljarder dollar och skulle resultera i 18.6 gigawatt el – motsvarande produktionen från 18 kärnkraftverk av genomsnittlig storlek – mellan 2020 och 2030 (Climatewire, 30 juli).
Till skillnad från turbiner med fast botten, en verksamhet som nu domineras av europeiska företag, har flytande turbiner varit en pionjärverksamhet av amerikanska innovatörer, inklusive ett forskarlag vid University of Maine. De började arbeta 2009 för att hitta en energikälla som skulle kunna rädda delstaten från en hotande ekonomisk kris eftersom priset på eldningsolja hade stigit till 4 dollar per gallon.
Om det fortsatte, noterade Habib Dagher, verkställande direktör för University of Maines Advanced Structures and Composites Center, skulle det betyda en årlig uppvärmningsräkning på 10 000 dollar, vilket skulle driva familjer och samhällen i norra Maine in i fattigdom under de frusna vintrarna. ”Det var inte hållbart och det var en stor kris i delstaten”, säger han i en intervju.
Så teamet kastade sig in i en plan för en potentiell lösning: Daghers dröm om ett vindkraftverk på en bas av ihåliga, hinkliknande betongflottare.
Med stöd av Maines lagstiftande församling, med en röst mindre än ett enhälligt godkännande och finansiell hjälp från USA:s energidepartement, byggde teamet upp en modell av ett vindkraftverk, en åttondel av storleken på ett konventionellt vindkraftverk, och placerade det på en flottör. Sedan lät teamet en bogserbåt bogsera ut det till en plats till havs.
Det var litet men tillräckligt starkt för att stå emot kraftiga vindar och störtande vågor, och det blev historiskt 2013 som det första flytande vindkraftverket som matade in elektricitet i det amerikanska elnätet.
På pappret såg det imponerande ut eftersom Maines havsbaserade vindkraftspotential är 36 gånger större än delstatens totala efterfrågan på elektricitet. Under de följande åren hände inte mycket, men nyligen anslöt sig två seriösa aktörer i branschen till Maine i ett partnerskap på 100 miljoner dollar för att bygga ett flytande turbiner i full storlek i närheten av platsen.
De är Diamond Offshore Wind, ett dotterbolag till japanska Mitsubishi Corp. och RWE Renewables, ett dotterbolag till ett stort tyskt elbolag och det näst största havsbaserade vindkraftsföretaget i världen. Maine har också börjat träffa det amerikanska inrikesdepartementet, Massachusetts och New Hampshire för att undersöka möjligheten till andra platser till havs som skulle kunna leverera ren energi till övre New England.
Nu har det som började som Daghers dröm förvandlats till en större dröm: ”Styrkan i Maines ekonomi, bevarandet av våra naturresurser, den långsiktiga hälsan och välbefinnandet i våra samhällen och hos framtida generationer beror till stor del på att vi övergår till ren energi och tar itu med hotet från klimatförändringarna”, säger Maines guvernör. Janet Mills (D) när hon tillkännagav partnerskapet mellan RWE och Mitsubishi.
Den amerikanska pionjären på västkusten är Alla Weinstein, numera vd för ett företag som heter Castle Wind, som föreslår att man ska bygga en flytande vindkraftspark med så många som 100 turbiner som snurrar till havs i Morro Bay i centrala Kalifornien. När Weinstein, en invandrare från Ryssland som anlände 1974 med små kunskaper i engelska och en halvfärdig collegeutbildning, först föreslog idén 2008 var reaktionen underväldigande.
”Flytande havsbaserad vindkraft?” frågade de. ”Kom tillbaka om 15 år”, erinrade Weinstein i en intervju. ”Två år senare hade vi ett demonstrationsprojekt.”
Medan Dagher hade delstaten Maine bakom sig, fick Weinstein bara ljummet stöd i Kalifornien. Men hon hittade två investerare som var villiga att finansiera ett demonstrationsprojekt, ett fullskaligt vindkraftverk på en flytande plattform som skulle placeras utanför Portugal. Det började generera elektricitet 2011.
Demonstrationen hjälpte Weinsteins första företag, Principle Power Inc, att bygga ytterligare två flytande vindkraftverk i Portugal och ett annat utanför Skottlands kust. Och Weinstein valdes till den första ordföranden för en ny branschorganisation, European Ocean Energy Association, där nya kontakter hjälpte henne att vässa sitt nästa mål, som var att gå tillbaka och få igång byggandet på djupt vatten utanför Kaliforniens kust.
Hon lämnade Principle Power 2015 och bildade senare Castle Wind, ett samriskföretag med EnBW North America, ett dotterbolag till ett av Tysklands största energibolag och en av de globala ledarna inom havsbaserad vindkraft. Hennes oönskade förslag om att bygga en flytande vindkraftspark 30 miles utanför Kaliforniens centrala kust har stimulerat intresset från 13 andra potentiella anbudsgivare som troligen kommer att delta i en federal auktion för leasingplatsen i början av nästa år.
Kalifornien erbjuder en av landets största marknader för förnybar energi. Landet har satt upp mål om 50 % förnybar energi år 2025 och 100 % år 2045. Landet överväger förslag om en andra flytande vindkraftspark till havs från Humboldt County, 270 mil norr om San Francisco.
Weinsteins gamla företag, Principle Power, som ligger i Emeryville, Kalifornien, är ett av de företag som hoppas kunna sälja turbinbaser till hennes nya företag och andra som förbereder sig för att lägga bud på Kaliforniens arrendeplatser. ”Alla är en stor kund till oss och vi ser fram emot att arbeta med henne”, säger João Metelo, som efterträdde henne som VD för Principle Power.
I motsats till annan teknik för havsbaserade vindkraftverk, som huvudsakligen har utformats i Europa, uppfanns Principle Powers patenterade ”WindFloat”-baser i Berkeley, Kalifornien. De fungerar med ett system som distribuerar vatten till var och en av turbinens tre flytande ballaster för att hålla den snurrande turbinen upprätt oberoende av havets lutning och rullning.
Tekniken har mognat till vindkraftverk i vattnen utanför Portugal, Skottland och Frankrike, och Metelo förväntar sig nu att världens största projekt kommer att växa fram i de djupare vattnen utanför västkusten och Hawaii. ”Hon har gjort stora saker för branschen”, sade Metelo med hänvisning till Weinstein.
Offshore vindkraft, även i djupare, mer avlägsna vatten utanför Kalifornien, är inte en verksamhet för de svaga. Fiskargrupper har framfört invändningar i Kalifornien. Det har även det amerikanska försvarsdepartementet gjort, som oroar sig för pilotutbildningsområden till havs och de snurrande turbinernas störningar på radaranläggningar.
Weinstein, som fick sin elektrotekniska examen från Stevens Institute of Technology i Hoboken, N.J., och sedan arbetade som flygtekniker i flera år, bestämde sig för att en karriär som entreprenör inom förnybar energi var värd riskerna.
”Det är mer så att man känner vad man vill göra, och när det kommer framför en känner man att det är rätt. Så länge man inte är rädd för att göra något som man inte har handboken för, så händer sådana saker”, förklarade hon i en intervju.
Och även om flytande vindkraftverk för närvarande är dyrare än vindkraftverk med fast fundament i havet, tror Musial från NREL att de kommer att undanröja ett stort ekonomiskt hinder för havsbaserad vindkraft, eftersom vindkraftverken blir allt större och en amerikansk lag som kallas Jones Act kräver mycket stora och mycket dyra amerikanska vindkraftverk.att installera dem till havs.
Men flytande vindkraftverk kan monteras i lokala hamnar, bogseras ut till havs för installation och till och med bogseras tillbaka till hamnen för större reparationer, om det behövs, förklarade han, vilket minskar arbetskostnaderna.
Det finns ett tredje steg i havsbaserad energi som nu utvecklas i Europa och som gäller för både fasta och flytande vindkraftverk. I takt med att efterfrågan på förnybar energi har ökat har företagen börjat fundera på hur man kan minska överbelastningen av kraftledningar genom att framställa och lagra överskottsenergi till havs. Ett sätt är att använda elektrolys för att klyva väte ur havsvatten och lagra det i undervattensblåsor nära vindkraftverk.
Tyskland har påbörjat experiment. Den nederländska regeringen tillkännagav nyligen ”Crosswind”, en osubventionerad havsbaserad vindkraftpark som byggs av Royal Dutch Shell PLC, en oljebolag, och Eneco, ett lokalt energibolag. Den kommer att testa olika sätt att framställa och lagra överskottsenergi till havs, bland annat flytande solcellsanläggningar, tillfällig batterilagring och en elektrolysator.
I ett brev som ekonomiministern skickat till det nederländska parlamentet med titeln ”Offshore Wind Energy Roadmap 2030” förklaras att så kallad grön väte skulle kunna förhindra att priset på el som produceras till havs blir för lågt för att stödja ytterligare investeringar till havs. Detta skulle åstadkommas genom att mer vätgas tillverkas till havs och transporteras till land för en rad olika ändamål. Dessa inkluderar att leverera vätgas till bränslecellsutrustade elbilar och för uppvärmning av byggnader när Nederländerna fortsätter sin planerade utfasning av fossila bränslen.
Trots ambitionerna för förnybar energi i olika stater är USA inte redo för detta ännu, påpekade Musial. ”Men min kristallkula säger att vi om tio år kommer att oroa oss för grön väte. Just nu är det kanske lite tidigt.”
Replikerat från Climatewire med tillstånd från E&E News. E&E ger daglig bevakning av viktiga energi- och miljönyheter på www.eenews.net.