WIND TRÊN WAVES: NỀN TẢNG SỨC MẠNH WIND TRỞ NÊN THỰC SỰ

Blog này là một phần của loạt bài tìm hiểu những thách thức kỹ thuật gió ngoài khơi khác biệt ở Hoa Kỳ so với các quốc gia khác.

Toàn cầu 13.000 megawatt gió ngoài khơi đã được triển khai tại đây, Hoa Kỳ chỉ có một trang trại gió ngoài khơi.

Trong năm ngoái, Trang trại gió đảo đã hoạt động ngoài khơi bờ biển Rhode Island.

Khi Hoa Kỳ tìm cách triển khai thêm gió ngoài khơi, một số thách thức kỹ thuật cụ thể của Hoa Kỳ sẽ cần phải được khắc phục. Blog này giải quyết các thách thức đặt ra bởi vùng nước sâu (theo dõi các blog trong tương lai về các chủ đề gió ngoài khơi khác của Hoa Kỳ như bão, tàu và kỹ thuật lắp đặt).

Hiệp hội

Hôm nay, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) công bố một cơ hội tài trợ để thành lập một tập đoàn nghiên cứu và phát triển gió ngoài khơi (R & D). Tập đoàn này sẽ tập hợp một nhóm các nhà nghiên cứu đa dạng, những người sẽ bổ sung vào cơ sở tri thức ngoài khơi một cách nhanh chóng. Nó sẽ bao gồm các thành viên của ngành công nghiệp gió ngoài khơi, những người sẽ đóng góp kinh phí và chuyên môn cho các kết quả nghiên cứu và xác nhận các công nghệ được phát triển bởi tập đoàn.

Các thách thức

Một thách thức đáng kể để xây dựng các tuabin gió ngoài khơi ở Hoa Kỳ là độ sâu của vùng nước dọc theo nhiều khu vực ven biển. Trong khi hầu hết các cài đặt của châu Âu cho đến nay đã xảy ra ở vùng nước nông, hầu hết (khoảng 60%) của đất nước chúng ta tài nguyên gió ngoài khơis nằm ở vùng nước sâu – hơn 60 mét (hoặc gần 200 feet). Điều này có nghĩa là các nền tảng gắn dưới đáy truyền thống có khả năng kinh tế ở các khu vực này.

Công nghệ

Vậy, làm thế nào để Hoa Kỳ vượt qua thử thách này? Nó có vẻ giống như một câu chuyện khoa học viễn tưởng, nhưng các nhà nghiên cứu và kỹ sư đang tìm cách tạo ra các nền tảng nổi, đồng thời cho tuabin nặng hàng đầu đủ ổn định để hoạt động hiệu quả. Gắn chặt với đáy biển, nền móng nổi cho phép tuabin gió hoạt động ở những khu vực có độ sâu nước có thể lớn hơn 165 feet. Công nghệ nền tảng nổi làm cho gió ngoài khơi khả thi tại các địa điểm, bao gồm California (nơi có gần 95% tài nguyên gió ngoài khơi có độ sâu lớn hơn 60 mét), Hawaii và Maine.

Công nghệ này, phần lớn thích nghi từ ngành dầu khí, đã thành công ở giai đoạn nguyên mẫu, với các dự án thử nghiệm và trình diễn mở rộng hơn đang được tiến hành. Hiện tại, phương pháp lắp đặt hiệu quả nhất về chi phí dường như là một khái niệm về hệ thống kéo ra khỏi nhà, trong đó nền tảng và tuabin được xây dựng tại cảng và sau đó được kéo ra một vị trí neo. Phương pháp này giải quyết một số thách thức về cơ sở hạ tầng và hậu cần liên quan đến việc xây dựng và duy trì các trang trại gió ngoài khơi, chủ đề của một blog tiếp theo trong loạt bài này.

Mặc dù vậy, bản chất năng động của tuabin gió, cùng với sự phân bổ trọng lượng cần thiết để duy trì hoạt động, đưa ra một số vấn đề kỹ thuật cần khắc phục. Một khái niệm được sử dụng bởi một số dự án thí điểm gió ngoài khơi cho đến nay là khái niệm nền tảng semisubmerible (xem hình minh họa trung tâm bên dưới), có một số xi lanh chứa đầy nước, đóng vai trò là ballast cho sự ổn định. Đại học Maine có kế hoạch sử dụng loại nền tảng này cho dự án Aqua Ventus I của họ, được hỗ trợ bởi DOEùi chương trình trình diễn gió ngoài khơi. Một tùy chọn nền tảng nổi khác là một khái niệm về spar spar (xem hình minh họa bên trái), dựa trên một khối chìm lớn để duy trì sự ổn định.

Các quốc gia khác cũng đang nghiên cứu các giải pháp công nghệ gió nổi ngoài khơi sáng tạo. Dự án đầu tiên mở rộng quy mô sử dụng nhiều tuabin gió ngoài khơi lớn (công suất 6 megawatt) trên nền móng nổi. Hywind Scotland, trong đó sử dụng một thiết kế nền tảng phao spar có một spar ổn định dằn lớn. Pháp cũng có một chương trình R & D với ba dự án trình diễn trong giai đoạn đầu phát triển.

Cái gì tiếp theo

Mặc dù các công nghệ nổi có thể có tiềm năng trở nên hiệu quả hơn về mặt chi phí so với nền tảng truyền thống được đặt dưới đáy trong dài hạn, nhưng cần có nghiên cứu quan trọng để giảm chi phí và xác nhận các công cụ kỹ thuật được sử dụng để thiết kế và tối ưu hóa nền móng nổi. DOE có thành lập Hiệp hội R & D Gió ngoài khơi để tiến hành nghiên cứu về nền móng nổi và các cải tiến kỹ thuật khác.