Энергетика

Изобретатель ветротурбины Хенрик Стисдал пытается использовать неограниченную мощность ветра

30.06.2020
Рубрика: Энергетика

Обсудить на форуме

Информация предоставлена: ЭНЕРГОСМИ.РУ

Время чтения ≈ 16 мин
2244

Гонка заключается в разработке плавучих ветряных электростанций, которые могут стать почти безграничным источником электроэнергии.

В ближайшее время завод Welcon приступит к выполнению новой задачи — изготовлению комплектующих для турбины нового типа, разработанной компанией Стисдала, которая будет качаться на волнах открытого моря. Турбины, которые сейчас находятся вокруг Дании, Англии и других прибрежных линий Северного моря, сделаны для мелководья и требуют больших подводных сооружений, чтобы закрепить их на месте. 

«Обычно мелководья вблизи населенных пунктов нет — есть глубокая вода», — говорит Стисдал, легендарный изобретатель турбин и бывший исполнительный директор некоторых из крупнейших ветровых компаний Европы. 

Эта ситуация делает многие прибрежные места непригодными для использования энергии ветра. 

Если следующее поколение ветряных электростанций сможет плавать, и если затраты будут поддерживаться на низком уровне, это может открыть эру почти неограниченной энергии без выбросов. Международное энергетическое агентство (МЭА) считает, что плавучие ветровые турбины могут помочь обеспечить достаточное количество электроэнергии для удовлетворения мировых потребностей в электроэнергии в 11 раз больше, исходя из ожидаемого спроса на электроэнергию в 2040 году.

В свои 63 года Стисдал сделал все возможное в современной эволюции ветроэнергетики. В молодости он спроектировал первую турбину, а затем принял участие в создании первой морской ветряной электростанции, создав то, что сейчас является одним из самых быстрорастущих видов возобновляемой энергии. Он видел, как глобальная мощность ветра выросла практически с нуля в 1978 году до более чем 600 гигаватт сегодня, согласно данным Bloomberg.

Хенрик Стисдал (в центре) стоит со своим отцом (справа) во время строительства первой ветряной турбины в Дании
Хенрик Стисдал (в центре) стоит со своим отцом (справа) во время строительства первой ветряной турбины в Дании

По состоянию на конец 2019 года около трех четвертей мировых морских мощностей находилось в Европе, в основном сосредоточенных вокруг Великобритании и Германии. Это региональное господство частично обусловлено относительной мелководностью Северного моря. Хотя аналогичные воды в Китае, Вьетнаме и на восточном побережье США могут когда-нибудь добавить больше ветряных электростанций, используя устоявшуюся технологию, есть больший потенциал дальше от берега. Многие другие места, включая Калифорнию, Японию и Южную Корею, имеют большие потребности в энергии, большие амбиции по снижению выбросов и глубокие моря. Не говоря уже о том, что люди склонны жаловаться на турбины в пределах видимости берега. Открытое море — это не чей-то задний двор.

Теперь Стисдал является одним из тех, кто создает будущее с плавающей энергией. Поскольку морская ветровая энергия становится все более конкурентоспособной с ценами на ископаемое топливо, расширение в более глубокие воды может помочь навсегда избавить электрические сети от выбросов углерода.

«У меня было несколько плохих моментов, когда я думал о климате», — говорит он. — «Политики это не решат. Мы должны решить сами».

Стисдал на фабрике Welcon
Стисдал на фабрике Welcon

После окончания средней школы в Дании в конце 1970-х годов Стисдал услышал о соседнем педагогическом колледже, который проводил эксперимент по производству электроэнергии из ветра. Он решил попробовать сделать модель турбины в доме своей семьи и смастерил первые лопасти из стали и высококачественного нейлона, работая на полу в гостиной, пока его мать вязала на диване.

Первая турбина, которую он сделал, была достаточно маленькой и он мог поднять ее одной рукой.

«Как только я заставил её вращаться, она стала живой», — вспоминает Стисдал. — «Я попался на крючок».

Задумка сработала, и он нанял местного механика, который помог ему построить большую версию, которая могла бы обеспечить энергией ферму его семьи.

Несколько лет спустя, с большим количеством работы, турбины увеличились до такой степени, что потребовалось два человека, чтобы нести лезвие. Замена дорогого, загрязняющего ископаемого топлива ветром имела смысл еще до того, как изменение климата стало насущной проблемой.

Стисдал заключил лицензионное соглашение с руководителями, что в конечном итоге привело к массовому производству, а затем к полному ребрендингу, как Vestas Wind Systems A/S. Компания является крупнейшим в мире производителем ветряных турбин, с более чем $13 млрд выручки в прошлом году. В своей официальной корпоративной истории Vestas признает, что её самые ранние усилия по разработке турбин, выглядящих как яичный венчик, не смогли произвести достаточно электричества, чтобы быть жизнеспособными. Но прототипы Стисдала, «по существу, та же самая трехлопастная модель, используемая сегодня». Та же конфигурация используется во всем мире, десятками производителей.

Изобретатель работал с Vestas до середины 1980-х годов, затем перешел на работу в Bonus Energy, датскую турбинную компанию, которую позже купил немецкий промышленный гигант Siemens AG. Именно там он организовал внедрение в 1991 году первых морских турбин, способных выдерживать суровые условия на море. 

«Он как Крестный отец ветра», — говорит Том Харрис, который анализирует сектор для BNEF.

Оффшорные турбины в настоящее время разбросаны по всему миру тысячами, продукт миллиардов долларов инвестиций. Самая последняя и самая большая, машина в 860 футов высотой от Siemens Gamesa, которая будет протестирована в следующем году в северной Дании, почти такая же высокая, как здание Chrysler в Нью-Йорке. Поскольку турбины умножились и распространились, затраты резко упали — более чем на 60% за последнее десятилетие.

В ближайшие два десятилетия МЭА ожидает, что оффшорная индустрия привлечет $840 млрд — почти столько же инвестиций, сколько и природный газ. В настоящее время большинство крупнейших девелоперов — это европейские энергетические компании, такие как датская Orsted, немецкая RWE и испанская Iberdrola, которые все больше отказываются от ископаемого топлива. В Китае, втором по величине после Европы оффшорном рынке, такие компании, как China Ming Yang Wind Power Group Ltd. и Xinjiang Goldwind Science & Technology Ltd., продали сотни турбин на внутреннем рынке.

«С сокращением расходов, которые мы видим, мы переигрываем со всеми видами топлива. Вы не можете построить газовые заводы, угольные заводы и атомные станции, которые могут соответствовать ветру», — говорит Стисдал.

Сотрудник Welcon работает внутри секции турбинной башни
Сотрудник Welcon работает внутри секции турбинной башни

Успешная плавучая платформа подтолкнула бы открытые новые рынки ветра и потенциально принесла бы миллиарды долларов контрактов. Самые ранние проблески этого будущего, как ни странно, приходят из пилотных проектов, начатых компаниями по добыче ископаемого топлива, которые имеют многолетний опыт в добыче ресурсов с морского дна с использованием платформ. Конструкции для ветровых версий различаются, но наиболее распространенные используют сталь или бетон для поддержки одной турбины. Некоторые модели имеют трубчатую форму, с турбиной на одном углу. Другие больше похожи на буй, с турбиной, качающейся на вершине. Основная инженерная задача заключается в удержании машины в правильном положении. Конструкции опираются на кабели и анкеры, которые держат платформы в нужном месте. Плавучие турбины, оснащенные якорями, могут быть выведены в море на глубину до 1000 метров (3281 фут).

С экономической точки зрения «ключевым узким местом является плавающая основа», — говорит Джейсон Чен, управляющий партнер в частной инвестиционной компании Kerogen Capital. «Мы думаем, что именно здесь будет отражено большое значение».

Kerogen в основном инвестирует в ископаемое топливо, но заинтересовался французским разработчиком платформы Ideol. Чэн говорит, что ему понравилось, что плавающий ветер использует проверенные технологии. 

Если плавучие платформы должны помочь ветроэнергетике достичь почти неограниченной мощности, ожидаемой МЭА, компаниям придется снизить затраты. Плавучий механизм вводит совершенно новые расходы на производство и установку платформ, в том числе потому, что швартовные кабели становятся дороже, а вода становится глубже. Транспортные расходы могут быть ниже, потому что плавучие платформы можно буксировать из порта, а не возводить в море, но этого недостаточно, чтобы компенсировать стоимость технологии, которая не предназначена для массового производства. 

«Это не копипаст из нефти и газа», — говорит Манахил Лахмири, глава подразделения оффшорной ветровой техники в компании Engie, которая работает с калифорнийской компанией Principle Power Inc. над пилотным пилотным проектом в Португалии. — «Сегодня мы видим, что каждые три месяца производится одна платформа. А нам нужна одна платформа в неделю».

Эту проблему Стисдал решал и раньше. Его новая плавучая платформа, получившая название TetraSpar и поддержанная нефтяным гигантом Royal Dutch Shell Plc и немецкой Innogy SE, стремится к индустриализации отрасли. Он также работает с Welcon A/S, одним из крупнейших производителей турбинных башен. Это позволило Стисдалу, независимому изобретателю, создать прототип на заводских скоростях.

Его платформа главным образом сделана из такого же материала как и башня турбины, производством которой занимались роботы на датской фабрике. Машины раскатывают сталь и выполняют большую часть сварки, пока работники совмещают части и выполняют последние штрихи. 

«Их было бы довольно легко массово изготовить», — говорит Рун Холм, менеджер проекта Welcon. — «Если вы хотите индустриализации, вы должны использовать некоторые из знаний, которые у вас уже есть».

Секции турбинных башен во дворе завода
Секции турбинных башен во дворе завода

Конкурентом Стисдала является норвежская Equinor ASA. Компания планирует расширить свое присутствие с помощью более крупного предприятия в Норвегии, которое, как ожидается, будет стоить около $500 млн. Еще одним крупным конкурентом является Principle Power, которую поддерживает испанская нефтяная компания Repsol SA и EDP Energias de Portugal SA.  Principle уже испытывал свою конструкцию в Атлантике с некоторыми из самых больших турбин на рынке.

Даже при наличии всего лишь нескольких плавучих пилотных проектов в море, энергетические аналитики прогнозируют экспоненциальный рост, который последует быстро после того, как технология будет внедрена. Многое будет зависеть от правительств; оффшорный ветер взлетел только с помощью субсидий, и неясно, будет ли в какой-то форме помощь продолжаться.

Позднее в этом году или, возможно, в начале 2021 года, в зависимости от последствий пандемии коронавируса, плавучее устройство Стисдала будет доставлено к датскому побережью. Катер отбуксирует его в Норвегию. Если все пойдет хорошо, человек, который помог начать ветровую промышленность, может прыгнуть вперед в гонке за следующим прорывом чистой энергии. 

Обсудить на форуме

Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно
Главные новости недели!
+