Morskie farmy wiatrowe połączone podwodną siecią energetyczną do transmisji mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki wybrzeże otrzymuje energię elektryczną
Wiatry morskie mają potencjał, aby terenom nadbrzeżnym zapewniać ogromne, stałe przepływy czystej energii elektrycznej. Jedno z badań szacuje, że farmy wiatrowe na morzu mogą zaspokoić 11-krotne prognozowane globalne zapotrzebowanie na energię elektryczną w 2040 roku – na łamach The Conversation pisze zespół amerykańskich naukowców
Wschodnie Wybrzeże USA jest idealnym miejscem do jej produkcji. Wyzwaniem pozostaje dostawa energii elektrycznej z oceanicznych farm wiatrowych do miast i miasteczek. Podczas gdy każdy chce niezawodnej energii elektrycznej w swoich domach i firmach, niewielu popiera budowę linii przesyłowych niezbędnych do jej dotarcia. Zawsze był to problem, zarówno w USA, jak i na arenie międzynarodowej. Departament Energii USA i dziesięć stanów z północnego-wschodu pracuje więc nad potencjalnie transformacyjnym rozwiązaniem: planami morskiej sieci energetycznej.
U podstaw tej sieci znajdowałyby się szkieletowe linie przesyłowe u wschodniego wybrzeża, od Karoliny Północnej do Maine, gdzie dziesiątki morskich projektów wiatrowych są już w przygotowaniu. Plany przewidują uruchomienie co najmniej 85 gigawatów morskiej energii wiatrowej do 2050 roku – wielkość zbliżona do amerykańskiego celu 110 GW zainstalowanej energii wiatrowej do połowy wieku, co wystarcza do zasilania 40 milionów domów i wzrost z 0,2 GW dzisiejszych mocy. Northeast States Collaborative sformalizowało swoje cele w lipcu 2024 roku w ramach wielostanowy protokołu ustaleń.
Raporty Departamentu Energii, firmy badawczej Brattle i innych grup sugerują, że morska sieć elektroenergetyczna może złagodzić kluczowe wyzwania związane z budową nowych linii przesyłowych na lądzie i zmniejszyć koszty morskiej energii wiatrowej. Cięcie kosztów byłoby szczególnie mile widziane – w latach 2021-2023 koszty projektu morskiej energii wiatrowej wzrosły aż o 50 proc. . Podczas gdy niektóre z podstawowych przyczyn ustąpiły, takie jak inflacja i zakłócenia w globalnym łańcuchu dostaw, stopy procentowe pozostają wysokie.
Co to jest morska sieć energetyczna?
Dzisiejsze morskie projekty wiatrowe wykorzystują projekty punkt-punkt lub promieniowe, w których każda morska farma wiatrowa jest indywidualnie połączona z siecią lądową. Ta metoda działa, jeśli region ma tylko kilka projektów, ale szybko staje się droższa ze względu na okablowanie i inną infrastrukturę. Jego linie zakłócają również życie społeczności lokalnych oraz morza. I wymaga to bardziej kosztownych modernizacji sieci lądowej.
Skoordynowana transmisja morska może uniknąć wielu z tych kosztów dzięki temu, co Departament Energii nazywa projektami „speshed” lub „backbone”. Zamiast pojedynczych połączeń z lądem, wiele morskich farm wiatrowych byłoby podłączonych do wspólnej linii przesyłowej, która łączyłaby się z siecią lądową poprzez strategicznie rozmieszczone „punkty połączeń”. W ten sposób energia elektryczna wytwarzana przez morską farmę wiatrową byłaby przekazywana tam, gdzie jest najbardziej potrzebna, w górę i w dół wschodniego wybrzeża.
Co więcej, energia elektryczna wytwarzana na lądzie może być również przesyłana przez te wspólne linie, aby przenieść energię tam, gdzie jest potrzebna. Mogłoby to poprawić odporność sieci energetycznych i zmniejszyć zapotrzebowanie na nowe linie przesyłowe na lądzie, na które notorycznie trudno było uzyskać aprobatę, zwłaszcza na wschodnim wybrzeżu. Skoordynowana transmisja morska była częścią prowadzonych od dłuższego czasu dyskusji na temat planowania i rozwoju morskiej energii wiatrowej.
Pod koniec 2000 roku, kiedy Google i partnerzy przedstawili projekt transmisji morskiej Atlantic Wind Connection, korzyści zarówno w zakresie morskich źródeł odnawialnych, jak i całego systemu energetycznego wyglądały bardzo obiecująco. W tym czasie Stany Zjednoczone miały tylko jeden projekt morskiej energetyki wiatrowej na skalę użytkową, który zresztą ostatecznie się nie powiódł. Obecnie w Stanach Zjednoczonych planowane lub rozwijane są 53 GW projektów morskiej energetyki wiatrowej. Jako badacze energii uważamy, że skoordynowana transmisja na morzu jest ważna dla przemysłu, aby odnieść sukces na dużą skalę.
Sieć offshore może zaoszczędzić pieniądze, zmniejszyć wpływ
Skoordynowana transmisja, umożliwiająca zasilanie z morskich farm wiatrowych i lądowych źródeł mocy, może zwiększyć niezawodność sieci i umożliwić dotarcie energii elektrycznej tam, gdzie jest najbardziej potrzebna. Zmniejsza to zapotrzebowanie na droższe i często bardziej zanieczyszczające elektrownie.
Raport National Renewable Energy Lab z 2024 roky stwierdził, że korzyści płynące ze skoordynowanego projektu są prawie trzy razy wyższe niż koszty w porównaniu ze standardowym projektem punkt-punkt. Badania z Europy, Wielkiej Brytanii i Brattle’a wskazały na dodatkowe korzyści, w tym zmniejszenie emisji dwutlenku węgla i zmniejszenie o 35 do 60 proc. ilości potrzebnych kabli transmisyjnych.
W USA morskie linie przesyłowe znajdowałyby się prawie wyłącznie na wodach federalnych, potencjalnie unikając wielu konfliktów związanych z projektami na lądzie.
Wyzwania i kolejne kroki
Budowa sieci morskiej będzie wymagała kilku ważnych zmian.
Po pierwsze, zmiany systemu zachęt rządowych. Federalna ulga podatkowa inwestycyjna dla morskiej energii wiatrowej, która pokrywa co najmniej 30 proc. początkowych kosztów kapitałowych projektu, obecnie nie pomaga w opłaceniu skoordynowanych projektów przesyłowych.
Po drugie, planowanie od początku musi brać pod uwagę obawy wszystkich interesariuszy. Podczas gdy ogólne korzyści ze skoordynowanych projektów transmisji przewyższają ogólne koszty, liczy się, kto otrzymuje korzyści, a kto ponosi koszty. Na przykład droższe generatory energii mogłyby zarabiać mniej, a niektóre społeczności czują się zagrożone przez rozwój offshore.
Po trzecie, potrzebna będzie lepsza koordynacja wśród wszystkich zaangażowanych w wysyłanie energii do i z sieci regionalnych. Niedawne rozporządzenie Federalnej Komisji Regulacji Energetyki zobowiązujące dostawców energii do planowania przyszłych potrzeb, może służyć jako plan, ale nie ma zastosowania do projektów międzyregionalnych, takich jak morski szkielet przesyłowy łączący kilkanaście stanów w trzech regionach.
W marcu 2024 roku, wraz z ukończeniem budowy South Fork Wind, pierwszej w kraju farmy wiatrowej dużej skali, Stany Zjednoczone osiągnęły ważny kamień milowy. Zwiększyły moc morskiej energii wiatrowej w USA do prawie 200 megawatów. Osiem kolejnych projektów jest w budowie lub zatwierdzonych do budowy. Po wybudowaniu przyniosłyby moc zainstalowaną do ponad 13 gigawatów, mniej więcej tyle samo, co trzy tuziny elektrowni węglowych.
Morski szkielet przesyłowy mógłby wspierać rozwój morskiej energetyki wiatrowej i potrzeby energetyczne Wschodniego Wybrzeża dla przyszłych pokoleń.
Autorzy:
Research Associate in Environmental Studies, Dartmouth College
Research Scholar, Ralph O’Connor Sustainable Energy Institute, Johns Hopkins University
Professor of Environmental Studies, Dartmouth College
Professor of Industrial Engineering Applied to Energy Policy, UMass Amherst
Artykuł pochodzi z serwisu The Conversation i został opublikowany w oparciu o licencję Creative Commons. Przejdź do oryginalnego artykułu
/Fot: David Dixon//
Jeszcze nie dodano komentarza!