Одна ветряная электростанция может обеспечить энергией весь мир?
Что, если предположить, все мировые энергетические проблемы могут быть решены с помощью одной ветряной электростанции, расположенной в море?
Новое исследование, проведенное Институтом Карнеги в Стэнфордском университете, Калифорния, предполагает, что это возможно.
Ученые определили, что если разместить в океане ветряную электростанцию, размером с Индию, то этого будет достаточно для удовлетворения энергетических потребностей каждой страны на Земле.
В исследовании, опубликованном в Трудах Национальной академии наук (официальный журнал Национальной академии наук США), доктора наук Анна Познер (Anna Possner) и Кен Калдейра (Ken Caldeira) написали: «Среднегодовое количество ветровой энергии, доступной в Северной Атлантике, может быть достаточно для покрытия мировой энергопотребности».
Ученые отметили, что скорость ветра над океанами в среднем на 70 процентов выше по сравнению с сушей. Чтобы генерировать эквивалент всей энергии, используемой сегодня, морская ветряная электростанция должна будет занимать три миллиона квадратных километров.
На суше данный подход никогда не сработает. Это связано с одним интересным эффектом: когда на ветряной электростанции добавляется больше ветряных турбин, комбинированное сопротивление от поворота лопастей ограничивает количество энергии, которое может быть получено.
В результате этого эффекта производство электроэнергии для крупных ветряных электростанций на суше ограничена примерно 1,5 Вт на квадратный метр. Однако в Северной Атлантике предел был бы намного выше - более шести ватт на квадратный метр.
Это возможно, потому что в атмосферу над Северным Атлантическим океаном попадает больше тепла. В результате проблема «сопротивления турбин» становится по существу преодоленной.
«Мы обнаружили, что гигантские океанские ветряные электростанции способны получать доступ к энергии ветров на протяжении большей части атмосферы, тогда как ветровые электростанции на суше остаются ограниченны приземными ветровыми ресурсами».
В течение лета получаемое количество энергии с огромной ветряной фермы в Северной Атлантике снижался бы до одной пятой от среднегодового количества. Несмотря на это, все равно будет создано достаточно энергии для удовлетворения потребностей в электроэнергии всех стран в Европейском союзе.
Ученые добавили, что морская ветряная электростанция должна работать в «отдаленных и суровых условиях», где высота волн часто достигает более 3 метров.
Даже если преодолеть эти препятствия, необходимо будет решить политические и экономические проблемы.
В Нидерландах строится крупнейшая и самая дешевая морская ветроэлектростанция
В Нидерландах может разместиться самая дешевая в мире морская ветроэлектростанция, всего лишь через каких-то 10 лет.
Согласно правительственным заявлениям, планы на строительство 700 МВт ветропарка воплотятся в реальность, а после рассмотрения 38 заявок от разработчиков, стоимость Борссельской морской ветроэлектростанции, по оценкам специалистов, будет на $ 2,9 млрд меньше, чем предполагалось первоначально. Кроме того, ветропарк будет иметь более высокую мощность, производя на 22,5 процента больше электроэнергии, чем ожидалось.
Такая низкая цена стала результатом жесткой конкуренцией между компаниями в открытом государственном тендере, компании стремились получить разрешение и связанные с ними субсидии на строительство и эксплуатацию ветроэлектростанции. В целом, было 38 заявок, в том числе крупнейшая датская компания, специализирующаяся на строительстве морских ветроэлектростанций, Dong Energy, которая и выиграла тендер.
Обсуждаемая морская ветроэлектростанция представляет собой два участка, которые будут совместно генерировать чистую энергию почти в 14 милях от побережья провинции Зиланд (нидерл. Zeeland).
В дальнейшем, Борссельский проект будет расширен, чтобы охватить пять отдельных участков, последний из которых будет являться небольшой экспериментальной электростанцией для тестирования новых технологий использования энергии ветра.
«В мире еще не было подобных случаев, чтобы морская ветроэлектростанция была построена при такой низкой стоимости», сказал Хенк Камп (Henk Kamp), министр экономики Нидерландов. «Голландская система, в которой компании должны конкурировать друг с другом в то время как правительство регулирует все условия для строительства ветроэлектростанции, оказалась очень эффективной. Такое снижение стоимости представляет собой важный прорыв в переходе к более устойчивой энергетике».
Благодаря новой 700 МВт морской ветроэлектростанции, электроэнергией будут обеспечены один миллион домохозяйств. Четыре дополнительных морских ветряных электростанций, мощность каждой из которых будет составлять 700 МВт, будут построены в ближайшие годы у берегов провинций Северной и Южной Голландии.
В совокупности эти пять ветроэлектростанций будут иметь суммарную мощность 3500 МВт, генерирующих достаточно электроэнергии более чем на пять миллионов семей. Это ощутимый вклад в достижение цели Нидерландов достичь покрытия 16% энергопотребности устойчивой энергией к 2023 году. А размер проекта делает его уникальным. Для сравнения, крупнейшим морским ветропаркам в Европе на данный момент является 630 МВт проект London Array. Между тем, средняя мощность морских ветряных электростанций, построенных в 2015 году в Европе, составляет 337,9 МВт.
Крошечная ветроэлектростанция с бактериями сможет зарядить ваш смартфон
Ветряные электростанции – это уже привычные нам, эффективные альтернативные источники энергии, однако, у них есть свои недоброжелатели, которые недовольны установками внушительных размеров.
Но новый тип ветряных электростанций, предложенный исследователями Оксфордского университета, вряд ли получит такую критику. Они утверждают, что компьютерное моделирование показало возможности микроскопических ветряков, которые могли бы работать за счет бактерий, чтобы обеспечить стабильный, пусть и небольшой, источник питания.
Если вы когда-либо смотрели на капли речной воды под микроскопом, то, наверное, видели бактерии и простейшие организмы, плавающие в случайном порядке. На первый взгляд, использование этих микробов в качестве источника энергии, кажется, противоречит здравому смыслу.
Однако, потому как бактерии замедляются спонтанно, движения одних будет противодействовать движению других. Хорошим результатом стала бы возможность создания в чашке Петри небольших ротора и мачты, которые периодически взаимодействуют друг с другом.
Команда Оксфорда обнаружила, что если заменить один ротор сеткой из 64 симметричных микророторов, то этот активный поток бактерий спонтанно самоорганизовывается. Как и полноразмерные ветроэлектростанции, бактерии будут организовываться таким образом, чтобы роторы, расположенные рядом друг с другом, двигались в противоположных направлениях. При таком уровне самоорганизации, микро ветропарк может производить энергию.
По словам команды, такие ветроэлектростанции, приводимые в действие бактериями, обладают потенциалом в один прекрасный день обеспечивать энергией микроскопические двигатели для автономных устройств.