Der Prototyp einer schwimmenden Windfloat-Windkraftanlage in Agucadora, Portugal [Bildquelle : Wikimedia Commons ]
Zunehmend, wie berichtet Interessante Technik | wissenschaft-x.com von Trevor English Solarenergieunternehmen wie das japanische Unternehmen Kyocera bauen neue Solarenergieanlagen auf schwimmenden Plattformen, die auf Seen und Stauseen installiert sind. Kyocera hat bereits drei davon in Betrieb und bereitet ein neues Megaprojekt für den Einsatz in einem dahinter liegenden Trinkwasserreservoir vorder Yamakura-Damm, 32 Kilometer östlich von Tokio.
Wie Trevor English erklärt, hilft schwimmende Sonne neben der Stromerzeugung, die Paneele zu kühlen, wodurch sie effizienter werden, und schattiert und kühlt das Wasser, wodurch die Ausbreitung potenziell schädlichen Algenwachstums verhindert oder eingeschränkt wird. Diese Projekte tragen auch dazu bei, das Wachstum zu verlangsamenVerdunstungsrate aus dem Wasser, wodurch der Wasserstand in immer heißeren Sommern erhalten bleibt.
Die Japaner sind nicht die einzigen, die mit dem Einsatz von schwimmender Solarenergie begonnen haben. 2014 baute Indien 50 MW schwimmende Solarenergie auf einer Fläche von 1,27 Millionen Quadratmetern und begann auch mit der Bereitstellung ähnlicher, kleinerer Projekte auf den verschiedenen Kanälen innerhalb des Landes. Bundesstaat Gujarat . Singapur hat auch an diesem Spiel teilgenommen.
Die Gründe für diese Projekte sind mehr oder weniger identisch - Platzmangel für die Bereitstellung konventioneller terrestrischer Solarenergie. Das Prinzip der schwimmenden Plattform ist jedoch nicht auf Solarenergie beschränkt. In der Tat hat der globale Windenergiesektor seit einiger Zeit schwimmende Windparks eingesetztSeit Jahren eignet sich die Technologie auch für Meeresenergieprojekte, und es gibt eine Reihe von ausgeklügelten Hybrid-Designs, die mit multitechnologischen Ansätzen wie Wind und Sonne „herumschweben“.
Vor dem jüngsten Erscheinen dieser schwimmenden Solarprojekte wurden schwimmende Plattformen hauptsächlich zur Datenerfassung verwendet, um Kosten zu senken. So setzte das französische Unternehmen Nass & Wind Offshore 2014 eine schwimmende Plattform mit einem Durchmesser von 12 Metern und verschiedenen Messbereichen einInstrumente zur Erfassung von Daten zu Windgeschwindigkeiten und Seebedingungen vor der Küste der Bretagne Etwa zur gleichen Zeit setzte Mainstream Renewable Power das erste kommerzielle schwimmende LiDAR-Windmessgerät der Nordsee auf der Offshore-Anemometrie- und Forschungsplattform Narec vor der Küste von Northumberland ein.
Das schwimmende Datenerfassungssystem FLS200, basierend auf LiDAR, entwickelt von Eolos-Lösungen [Bildquelle: Eolos]
Schwimmende Windkraftanlagen sind sicherlich nicht neu, aber sie stecken noch in den Kinderschuhen und sind weitgehend auf verschiedene Demonstrationsprojekte beschränkt. Die Idee gibt es zumindest seit 2006 als Forscher am Massachusetts Institute of Technology MIT und am National Renewable Energy Laboratory NREL eine solche Turbine mit Stahlkabeln entwarfen, die die Ecken der Plattform am Meeresboden befestigten. Japan übernahm 2009 die Führung mit einem Demonstrationsprojektvor der Küste Norwegens und einem weiteren vor der Küste Portugals im Jahr 2011. Derzeit sind in Japan drei schwimmende Offshore-Windprojekte in Betrieb, darunter das weltweit erste schwimmende Umspannwerk. Weitere Demonstrationsprojekte sind in Vorbereitung.
Die USA folgen mit Plänen zur Entwicklung eines vorkommerziellen schwimmenden Turbinenarrays vor der pazifischen Westküste. Die drei europäischen Länder, die am stärksten mit schwimmendem Offshore-Wind befasst sind, sind Frankreich, Portugal und Schottland.
Im Juni 2015 identifizierte das Energy Technology Institute ETI schwimmenden Offshore-Wind als eine der führenden Technologieoptionen für die Dekarbonisierung des britischen Energiesystems mit einer Offshore-Winderzeugungskapazität von etwa 8 bis 16 GW.
Schwimmende Offshore-Windparks könnten eine Reihe von Vorteilen gegenüber ihren konventionellen Cousins haben. Zunächst einmal ist jeder Windpark, der in tieferen Gewässern eingesetzt wird, außerhalb der Küstengebiete außer Sichtweite, wodurch der Widerstand gegen ihre Entwicklung verringert wirdStärkere Winde weiter außerhalb des Meeres nutzen können - normalerweise 30 bis 100 Meilen vom Ufer entfernt - und dadurch mehr Energie erzeugen. Herkömmliche Tiefwasserprojekte sind jedoch teuer, vor allem aufgrund der Kosten für Fundamente. Schwimmende Offshore-Windplattformen vermeiden diesDarüber hinaus können sie nicht vor Ort gebaut, sondern an Land montiert und auf See abgeschleppt werden, wodurch die Baukosten gesenkt werden, insbesondere im Hinblick auf die Anforderungen an Schwerlast-Installationsschiffe.
Zu den Offshore-Windmärkten, die sich zunehmend mit dem Ansatz der schwimmenden Plattform befasst haben, gehören Japan, die USA und eine Reihe europäischer Länder sowie Großbritannien. Möglicherweise könnte schwimmender Offshore-Wind besonders auf das Mittelmeer und die Atlantikküste anwendbar sein. LeiderDie Technologie steckt noch in den Kinderschuhen und muss daher noch in großem Maßstab vollständig demonstriert werden. Derzeit werden weltweit über 30 schwimmende Offshore-Windprojekte entwickelt, von denen jedoch nur fünf in vollem Umfang demonstriert wurden inmehr als 1 MW.
Wie bei anderen aufkommenden Technologien die volle potenzielle Entwicklung muss von der Regierung unterstützt werden . Wenn dies vorgesehen ist, deuten eine Reihe von Kostenprojektionen darauf hin, dass schwimmender Offshore-Wind irgendwann in den 2020er Jahren die Kostenparität mit herkömmlichem Offshore-Wind mit festem Boden erreichen könnte, mit einem Energiekostenpegel LCOE von 85 GBP.95 GBP pro MWh für große Projekte im kommerziellen Maßstab. Weitere Kostensenkungen könnten im Laufe der Zeit erzielt werden.
Eine weitere Technologie, die den Ansatz der schwimmenden Plattform übernommen hat, ist die Wärmeenergie. Erst kürzlich wurde ein professionelles Dienstleistungsunternehmen gegründet. Bureau Veritas BV hat die Genehmigung im Prinzip AiP für eine neue 6.700 Tonnen schwere schwimmende Plattform mit vier Decks und einer Leistung von 1 MW erteilt. Ocean Thermal Energy Converter OTEC das wird in der Lage sein, Strom aus Wärme im Ozean zu erzeugen.
Die Technologie wurde vom Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering KRISO entwickelt, obwohl das Prinzip seit vielen Jahren diskutiert wird. wird erstmals in den 1880er Jahren diskutiert . Vor dem Erscheinen dieses neuen koreanischen Projekts war das einzige in Betrieb befindliche OTEC-Gerät das von der Saga University in Japan beaufsichtigte. Laut Pelc und Fujita 2000 konnten bis zu 88.000 Terawattstunden Strom pro Jahr erzeugt werdenOhne die thermische Struktur des Ozeans zu beeinträchtigen, in dem diese Geräte eingesetzt werden. Geräte können kaltes Wasser als Nebenprodukt produzieren, das für die Klimatisierung und Kühlung verwendet werden kann. Japan war seit etwa 1970 die wichtigste Nation, die zur Entwicklung der OTEC beigetragen hatDie Tokyo Electric Power Company hat ein OTEC-Projekt vor der Insel Nauru gebaut. Die USA haben auch OTEC-Projekte entwickelt, insbesondere vor der Küste von Hawaii, und Indien hat 2002 ein Pilotgerät in der Nähe von Tamil Nadu getestet.
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Das neue OTEC-Gerät kann rund um die Uhr betrieben werden. Es nutzt die Temperaturdifferenz zwischen kaltem Wasser in der Tiefe und wärmerem Wasser in der Nähe der Oberfläche, um Strom über einen geschlossenen Kreislauf von Arbeitsflüssigkeit zu erzeugen. Dieser wird verdampft und treibt einen Turbo an-Alternator, der die Energie erzeugt. Sie wird dann kondensiert und durch das System geleitet.
Die OTEC wird zunächst vor der Küste von South Tarawa im Südpazifik in einer Tiefe von 1.300 Metern eingesetzt. Wenn das Projekt erfolgreich ist, wird sie auf ein kommerzielles 100-MW-Gerät erweitert.
Wenn die Technologie erfolgreich demonstriert werden kann und die Regierungen bereit sind, sie während ihrer Entwicklung zu unterstützen, hat die schwimmende erneuerbare Energie eine glänzende Zukunft. Mehrere Stimmen innerhalb des Sektors sind optimistisch, insbesondere in jüngster Zeit. Professor Carl Ross von der University of Portsmouth der Anfang dieses Jahres vorschlug, dass in der Zukunft schwimmende Inseln mit Solar-, Wind- und Gezeitenenergietechnologien entstehen könnten, die weit entfernt Energie erzeugen, um zu sehen, wo sie gegen Widerstand in Bezug auf Lärm und Unansehnlichkeit immun sind und möglicherweise sogar kleinen Gemeinden ein Zuhause bieten könntenDiese Inseln würden durch röhrenförmige Säulen am Meeresboden verankert und könnten Windturbinen mit Sonnenkollektoren tragen, die die Oberfläche bedecken, und Gezeitenenergiegeräte darunter. Geeignete Einsatzgebiete könnten die Nordsee, vor der Westküste Schottlands und möglicherweise seindie Eröffnungsstrecken des Ärmelkanals.
Dies ist eine faszinierende Vision, aber es besteht kein Zweifel daran, dass schwimmende erneuerbare Energien eine äußerst aufregende Technologie mit viel Potenzial für die Transformation des globalen Energiesystems sind, wenn sie erfolgreich entwickelt und kommerzialisiert werden können.