Шведская компания NoviOcean провела испытания прототипа третьего поколения своей комбинированной ветровой/солнечно-волновой энергетической платформы, плавучей платформы, рассчитанной на круглосуточную выработку до 1 мегаватта постоянной чистой энергии благодаря удивительному механизму, работающему на плавучести. Следующий шаг: полномасштабный пилотный проект.
Эта платформа возобновляемой энергии будет иметь относительно небольшую площадь после завершения строительства в полном размере: 38 x 9 м (125 x 30 футов), сама платформа будет возвышаться примерно на 4 м (13 футов) над поверхностью воды и еще на 12 м (39 футов) под ней. Крошечная, тогда по сравнению с некоторыми из чудовищных морских ветряных турбин, которые мы начинаем видеть, как колоссальная 20-мегаваттная турбина MingYang, которая в настоящее время является крупнейшей в мире.
Но она разработана, чтобы выдерживать вес свыше 140 тонн и поставлять энергию более стабильно, чем любой генератор с одним методом.
Содержание
Как это работает?
Когда светит солнце, оно питает около 700 квадратных метров (7535 квадратных футов) или 50 кВт солнечных панелей. Когда дует ветер — а большинство лучших в мире ветровых ресурсов находятся в море, где эта штука будет жить — оно будет приводить в действие ряд из шести винтовых лопастных ветряных турбин с вертикальной осью (VAWT). И оно также будет собирать до 650 кВт энергии от движения океана, благодаря интересной волновой энергетической системе.
Многие подразделения будут развернуты в относительно плотных массивахNoviOcean
Но сначала о VAWT. По сравнению с турбинами с горизонтальной осью вращения, которые мы привыкли видеть, у VAWT есть несколько ключевых преимуществ, особенно в применении в оффшорной ветроэнергетике. Для начала, тяжелый генераторный блок находится внизу, а не наверху гигантского столба, который также должен поддерживать огромный вращающийся вентилятор. Поэтому эта платформа будет оставаться вертикально сама по себе, без необходимости в противовесах или тяжелых опорных конструкциях.
Во-вторых, они могут принимать ветер с любого направления, поскольку они в любом случае вращаются на 360 градусов. Поэтому платформу можно ориентировать параллельно волнам, чтобы наилучшим образом обслуживать своего основного производителя энергии.
Генератор энергии волн тоже работает интересным образом. Большая штепсельная штука, торчащая сверху, — это система турбины/генератора, установленная на вершине большого поршня. Верхняя часть этого поршня прикреплена к плавучей платформе, а нижняя — к дну океана.
В промежутках между волнами платформа плывет вниз, и в нижней точке ее движения клапан закрывается, чтобы удерживать платформу внизу, пока следующая волна начинает подниматься. Пока это происходит, до 3 м (10 футов) этого гигантского поплавка удерживается под водой, удерживая около 600 кубических метров (21 200 кубических футов) воздуха под водой, который отчаянно хочет подняться вверх.
Принципы работы NoviOcean' Анимация
В оптимальной точке клапан открывается, и эта плавучесть высвобождается, создавая на поплавке огромную подъемную силу в 600 тонн. Эта сила втягивает воду через напорный трубопровод, когда поплавок поднимается, и запускает ее через турбину генератора в стиле Пелтона наверху на высокой скорости, чтобы создать до 650 кВт мгновенной чистой энергии. По данным NoviOcean, для достижения пиковой мощности ему понадобятся волны высотой всего 4 м (13 футов).
После того как поплавок будет построен, солнечные и ветровые системы более или менее получат бесплатный проезд. «Обычно для плавучей солнечной энергии вам нужно построить конструкцию, иметь системы на борту и кабель», — сказал руководитель и основатель NoviOcean Ян Сколдхаммер аудитории на переговорах Marine Energy Alliance в рамках OEEC 2022. «Ну, у нас есть конструкция, кабель и системы на борту, так почему бы не использовать это?»
Поплавок удерживается под водой в течение секунды, пока волна начинает подниматься, затем использует свою огромную плавучую силу, чтобы прогнать воду через турбину NoviOcean
Что здесь обещают?
NoviOcean утверждает, что полноразмерная платформа должна работать 24/7 с коэффициентом мощности 40-70%, каждый блок должен вырабатывать в среднем около 3,5 гигаватт-часов в год. Для сравнения, в 2022 году средний американский дом потреблял 10 791 кВт-ч электроэнергии, согласно данным Управления энергетической информации США, поэтому каждая платформа должна вырабатывать достаточно электроэнергии для питания около 324 домов.
Сборка, установка и обслуживание этих вещей должны быть тривиальным занятием по сравнению с театральностью, связанной с огромными морскими турбинами, и они спроектированы для развертывания в сетках, которые будут визуально незаметны и могут быть сгруппированы ближе друг к другу, чем более крупные турбины, поскольку они будут оставлять меньше следов в воздушных потоках, проходящих через их VAWT.
Насколько далеко продвинулся этот проект?
На сегодняшний день NoviOcean построила три прототипа в масштабе 1/7, 1/6 и 1/5 соответственно. Последний провел 24 месяца на испытательном стенде, 6 недель в волновом бассейне и 14 месяцев на установке в море, где, по словам компании, все работает точно так, как предсказывали моделирования.
Следующим шагом станет полноразмерная пилотная установка, которую компания надеется построить и спустить на воду к 2026–2027 гг., за которой последует «предкоммерческая установка» где-то между 2028–2030 гг. и полное коммерческое развертывание к 2031–2032 гг.
Прототип третьего поколения теперь имеет за плечами около 14 месяцев успешных морских испытанийNoviOcean
В чем «но?»
Все изобретения в области возобновляемой энергии в конечном итоге должны оцениваться с точки зрения важнейшей приведенной стоимости энергии (LCoE) — или того, за сколько они смогут продавать чистую энергию в сеть, с учетом всего, от первоначальных затрат на строительство и установку до текущих расходов на обслуживание, персонал, амортизацию и финансирование на протяжении всего срока реализации проекта.
NoviOcean заявляет, что ожидает, что ее первая полноразмерная гибридная платформа мощностью 1 МВт обойдется в 3,6 млн евро (4 млн долларов США) на строительство, а ее сотая платформа, которая выиграет от экономии за счет масштаба, обойдется примерно в 2 млн евро (2,2 млн долларов США).
Это способствует первоначальной LCoE в размере 275 долл. США/МВт·ч при дебюте, что, как отмечает NoviOcean, составляет около трети от того, с чего начинали ветер и солнце в свое время. Но это, безусловно, не то, где ветер или солнце находятся сейчас; согласно данным IRENA за 2022 год, береговой ветер стоил 33 долл. США/МВт·ч, солнечная энергия коммунального масштаба — около 49 долл. США/МВт·ч, и даже морской ветер умудрялся отправлять электроэнергию обратно на сушу по 81 долл. США/МВт·ч.
К моменту развертывания 100 единиц NoviOcean планирует приблизиться к LCoE в 110 долларов США, и компания заявляет, что видит путь к 77 долларам США где-то намного дальше.
Строительство, запуск и установка должны быть относительно простымиNoviOcean
Заметьте, LCoE может не рассказать здесь всю историю, поскольку многочисленные режимы генерации энергии на платформе вполне могут позволить ей продавать энергию в дорогие пиковые периоды, когда тот или иной возобновляемый источник не выполняет свою часть работы для сети.
Тем не менее, на начальном этапе ей будет сложно конкурировать без значительной поддержки правительства, и в настоящее время NoviOcean просит частных инвесторов о помощи, надеясь получить финансирование в размере 9 миллионов евро (9,9 миллиона долларов США), необходимое для строительства первой полноразмерной платформы.
Финансы — не единственное «но» здесь — стоит отметить, что конструкция основана на гидравлическом поршне, работающем десятилетиями в соленой воде, которая имеет раздражающую привычку разъедать металл.
Под поверхностью находится большой поршень, приводимый в движение плавучестьюNoviOcean
Но «но» для ответа на эти «но» заключается в следующем: в ближайшие десятилетия миру необходимо значительно увеличить производство возобновляемой энергии — не только для того, чтобы заменить наши эпические текущие уровни потребления энергии, но и для обслуживания надвигающейся электрификации наземного, морского и воздушного транспорта, а также для удовлетворения аппетита криптомайнинга в масштабах страны и роста ИИ, который, похоже, имеет практически неисчерпаемый аппетит к электричеству.
И, отходя от ископаемого топлива, которое можно легко увеличивать и уменьшать в зависимости от кривой спроса сети, полностью чистые энергетические сети должны будут диверсифицировать источники генерации, чтобы не оказаться в ситуации, когда солнце не светит и ветер не дует.