Шведская компания NoviOcean успешно протестировала третье поколение своей платформы для производства энергии из ветра, солнца и волн. Плавучая платформа способна генерировать до 1 мегаватта чистой энергии круглосуточно благодаря уникальному механизму, основанному на плавучести. Следующим этапом будет полномасштабное испытание. После постройки в полном размере эта платформа для возобновляемой энергии будет иметь относительно небольшую площадь: 38 х 9 метров, платформа сама будет выходить на 4 метра над поверхностью воды и еще на 12 метров вниз. Она будет значительно меньше в сравнении с гигантскими морскими ветряными турбинами, такими как колоссальная 20-мегаваттная турбина MingYang, которая в настоящее время является крупнейшей в мире.
Однако она спроектирована для того, чтобы превзойти свой вес в 140 тонн и обеспечить более стабильную генерацию энергии, чем любой другой генератор. Как это работает? Когда светит солнце, платформа питает около 700 квадратных метров солнечных панелей на 50 кВт. Когда дует ветер – и большинство лучших ветряных ресурсов мира находятся в море, где будет находиться эта платформа – он приводит в движение серию из шести вертикальных ветряных турбин. И она также собирает до 650 кВт энергии от движения океана благодаря интересной системе волновой энергии.
Множество единиц будут развернуты в относительно плотных массивах. Первое, о тех вертикальных ветряных турбинах. По сравнению с горизонтальными ветряными турбинами, которые мы привыкли видеть, вертикальные турбины имеют несколько ключевых преимуществ, особенно в морском применении. Во-первых, тяжелая часть генератора находится внизу, а не наверху гигантского столба, который также должен поддерживать огромный вращающийся вентилятор. Поэтому эта платформа будет оставаться вертикальной сама по себе, без необходимости контрвесов или тяжелых опорных конструкций. Во-вторых, они могут принимать ветер с любого направления, так как они вращаются на 360 градусов в любом случае. Таким образом, платформа может быть ориентирована параллельно волнам, чтобы наилучшим образом служить своему основному производителю энергии.
Генератор волновой энергии работает интересным образом. Большая похожая на штекер вещь, торчащая сверху, представляет собой систему турбины/генератора, расположенную на верхушке огромного поршня. Верхняя часть этого поршня закреплена на плавучей платформе, а нижняя – на дне океана. Между волнами платформа опускается вниз, и внизу ее движения клапан закрывается, чтобы удерживать платформу внизу, когда следующая волна начинает подниматься. Когда это происходит, до 3 метров этого гигантского поплавка остается под водой, задерживая около 600 кубических метров воздуха под водой, который стремится подняться вверх.
На оптимальной точке клапан открывается, и эта плавучесть освобождается, чтобы создать до огромных 600 тонн подъемной силы на поплавке. Эта сила тянет воду через трубопровод, когда поплавок поднимается, и пропускает ее через турбину генератора стиля Пелтона сверху с высокой скоростью, чтобы создать до 650 кВт мгновенной чистой энергии. По словам NoviOcean, для достижения максимальной мощности ему понадобятся волны высотой всего 4 метра.
С постройкой поплавка солнечные и ветряные системы в основном получают бесплатное путешествие. “Обычно плавучие солнечные батареи, вам нужно строить структуру, иметь системы на борту и кабель”, – сказал директор и основатель NoviOcean Ян Скольдхаммер на мероприятии Marine Energy Alliance Talks на OEEC 2022. “Ну, у нас есть структура, и у нас есть кабель и системы на борту, так почему бы и нет?”
Поплавок задерживается под водой на вторую, когда волна начинает подниматься, затем использует свою огромную плавучесть, чтобы приводить в движение воду через турбину.
Каково обещание здесь? NoviOcean говорит, что полноразмерная платформа должна работать 24/7 с коэффициентом мощности от 40 до 70%, каждая единица генерирует в среднем около 3,5 гигаватт-часов ежегодно. Чтобы поставить это в контекст, в среднем американский дом потреблял 10 791 кВт-ч электроэнергии в 2022 году, согласно Агентству по энергетической информации США – таким образом, каждая платформа должна генерировать достаточно энергии для обеспечения примерно 324 домов. Строительство, установка и обслуживание этих устройств должны быть незначительными по сравнению с гигантскими морскими турбинами, и они предназначены для развертывания в сетях, которые будут визуально незаметны и могут быть сгруппированы ближе друг к другу, чем более крупные турбины, поскольку они оставляют меньше следа в воздушных потоках, проходящих через их вертикальные ветряные турбины.
Как далеко продвинулся этот проект? NoviOcean построила три прототипа на сегодняшний день, в масштабах 1/7, 1/6 и 1/5 соответственно. Последний провел 24 месяца на испытательном стенде, 6 недель в волновом баке и 14 месяцев установлен на море, где, по словам компании, он работал точно так, как предсказывали симуляции. Следующим шагом будет полномасштабная испытательная установка, которую компания надеется построить и запустить к 2026-27 году, за которой последует “предкоммерческий массив”, где-то между 2028-30 годами, и полноценное коммерческое развертывание к 2031-32 годам.
Что же касается “но”? Все изобретения в области возобновляемой энергии в конечном итоге должны быть оценены с точки зрения важного показателя – уровня стоимости энергии (LCoE), или того, сколько они смогут продавать чистую энергию в сеть, учитывая все, начиная от начальных затрат на строительство и установку, до текущего обслуживания, персонала, амортизации и финансовых затрат на протяжении жизни проекта. NoviOcean говорит, что ожидает, что первая полноразмерная гибридная платформа мощностью 1 МВт будет стоить 3,6 миллиона евро (4 миллиона долларов США) для постройки, а 100-я будет иметь выгоду от экономии масштаба и будет стоить около 2 миллионов евро (2,2 миллиона долларов США).
Это приводит к начальному LCoE в размере 275 долларов США за мегаватт-час при дебюте, что NoviOcean отмечает, что это примерно треть от того, с чего начинали ветро- и солнечная энергия в свое время. Но это определенно не то, где они находятся сейчас; согласно данным IRENA за 2022 год, стоимость ветра на суше составляла 33 доллара США за мегаватт-час, солнечной энергии масштаба утилиты около 49 долларов США за мегаватт-час, и даже морская ветряная энергия смогла отправлять энергию на сушу по цене 81 доллара США за мегаватт-час. К моменту развертывания 100 единиц, NoviOcean нацеливает LCoE ближе к 110 долларам США, и компания говорит, что видит путь к 77 долларам США где-то далеко за этим.
Финансы – не единственное “но” здесь, кроме того, стоит отметить, что конструкция полагается на гидравлический поршень, который работает десятилетиями в соленой воде, которая имеет неприятную привычку разъедать металл.
Но “но” для ответа на эти “но” в том, что мир должен значительно увеличить свою генерацию возобновляемой энергии в ближайшие десятилетия – не только для замены нашего эпического текущего уровня потребления энергии, но и для обслуживания предстоящей электрификации наземного, морского и воздушного транспорта, а также странного аппетита крипто-майнинга и роста искусственного интеллекта, который, кажется, имеет практически безграничный аппетит к электроэнергии. И отказавшись от ископаемых топлив, которые легко можно увеличивать и уменьшать, чтобы соответствовать кривой спроса сети, полностью чистые сети энергии должны диверсифицировать источники генерации, чтобы не оказаться в затруднительном положении, когда солнце не светит и ветер не дует. Источники, такие как энергия волн, могут иметь значительную ценность в этом контексте. Мы желаем NoviOcean успеха в его усилиях и надеемся, что этот проект двигается намного быстрее, чем другие в отрасли волновой энергии, которая, кажется, приобретает некоторую известность своими долгими и нарастающими сроками. Источник: NoviOcean.