Конструкция офшорных ветряных турбин требует пересмотра, полагает Джим Платтс (Jim Platts), сотрудник Института промышленного производства при Кембриджском университете: вместо нынешних башен нужно применить аналог радиомачт с оттяжками, и только тогда соотношение «стоимость — отдача» для офшорных ветряков сможет достичь значений, характерных для наземных аналогов.
В море нет земли, которую надо отчуждать, то есть строительство там ветряков не приводит к потере земель. Однако возведение шельфовых ветротурбин обходится дороже. Хотя их сооружают на участках с небольшой глубиной, башни ветрогенераторов приходится устанавливать на фундаменты из свай, забитых на глубину до 40 м. Кроме того, требуются более высокие башни и более массивные фундаменты. Поэтому офшорные ветряки дороже в строительстве, чем наземные. Наконец, морская вода может приводить к активной коррозии металлических конструкций, что заставляет использовать более надёжное и дорогое антикоррозийное покрытие.
| Пока офшорные ветряки, в отличие от сухопутных, служат скорее циклопическим памятником любви к экологии, нежели экономически эффективным средством получения энергии. (Фото Tomasz Sienicki.) |
«Мы проигнорировали что-то почти постыдно очевидное в нашей гонке за производством возобновляемой энергии, — полагает г-н Платтс. — Жизненно необходимо сократить энергозатраты, которые нужны для возведения офшорных ветряных турбин и которые делают их неэффективными как в смысле энергоотдачи [по отношению к затраченной энергии], так и финансово».
Для ветряка, спроектированного для установки на суше, две трети энергии, расходуемой при его изготовлении и строительстве, соотносятся как 2 к 1: две трети стоит производство подвижных частей (лопастей и генератора), а ещё треть уходит на башню и фундамент. Если сравнить количество энергии, затрачиваемой на всё это, и выработку ветряка за 30 лет эксплуатации (таков в среднем его ресурс), мы получим 40:1.
Но на море башни должны быть гораздо выше, ведь они «растут» из морского дна. Здешние фундаменты более внушительны в том числе потому, что штормовые воздействия волн несравнимы с ветровыми атаками на суше. Вес потребных для офшорного ветряка сравнимой мощности стали и бетона вчетверо больше, чем у наземной конструкции. А поскольку их производство весьма энергоёмко, то за свою жизнь офшорный ветряк отдаёт всего в 15 раз больше энергии, чем уходит на его создание.
Выход видится автору в давно известном факте: конструкция на оттяжках и стальных тросах заметно легче и дешевле, чем равное ей по высоте свободно стоящее сооружение. Напомним: та же Эйфелева башня с весом надземной части (по металлу) в 7 300 т хотя и является, по современным расчётам, втрое перетяжелённой, вдвое ниже варшавской радиомачты, весящей всего 420 т. Причина — распределение нагрузки, обычный «эффект веника».
Использование архитектуры мачты с оттяжками позволило бы создавать ветряки с башнями и фундаментами на 40% легче существующих и повысить их энергоотдачу с 15:1 до 25:1. Возможно также применение частично плавучего ветряка, заякоренного нескольким оттяжками, как в сходной по идеологии системе, предлагаемой французским стартапом IDEOL:
Следующим шагом на пути повышения эффективности офшорных ветряков Джим Платтс считает переход при изготовлении башен и оттяжек на стеклопластик и иные композиты. Это позволило бы поднять энергетическую отдачу ветряков до 35:1, то есть почти до уровня сухопутных конструкций, одновременно повысив их стойкость к коррозии.
Подготовлено по материалам Кембриджского университета.
