Расцвет и будущее морской ветроэнергетики

ВЫ ЗНАЛИ:

На энергетических объектах коммунального хозяйства в США в 2021 году было произведено около 4,116 миллиардов киловатт-часов (кВтч) (или около 4,12 триллионов кВтч) электроэнергии. Уголь, природный газ, нефть и другие газы составляют около 61 процентов топлива, используемого для выработки этой энергии. На атомную энергетику приходилось примерно 19% от общего объема, а на возобновляемые источники энергии — около 20%.

За возобновляемыми источниками энергии будущее. Для достижения целей устойчивого развития необходимо немедленно прекратить ограниченную эксплуатацию ресурсов. Распространение информации и знаний об использовании богатых, природных и возобновляемых ресурсов может помочь в достижении глобальных экологических целей. Выживание и рост человеческого населения зависят от природных ресурсов Земли. Однако способность Земли восполнять их ограничивает эти ресурсы. Пока эксплуатация не опережает темпы восстановления, пресная вода, леса и собираемая продукция являются возобновляемыми ресурсами. Металлические руды и ископаемое топливо являются невозобновляемыми ресурсами. Спрос на природные ресурсы и устойчивое управление ими является глобальной проблемой, несмотря на то, что многие локальные последствия чрезмерной эксплуатации ощущаются и на международном уровне. В свете глобальных тенденций в этой главе основное внимание уделяется значительным изменениям в использовании возобновляемых и невозобновляемых ресурсов в Европе.

По данным Управления энергетической информации США, в 2021 году небольшие солнечные фотоэлектрические системы произвели дополнительно 49 миллиардов кВтч электроэнергии.

Возобновляемые ресурсы включают пищу, воду, ветер, солнце, леса и дикую природу. Темпы потребления ресурсов должны поддерживаться в пределах, необходимых для восполнения природных систем, чтобы использование ресурсов было устойчивым. В некоторых обстоятельствах скорость истощения запасов возобновляемых ресурсов Земли и величина давления производства и потребления, оказываемого на их способность к регенерации, могут уже выйти за пределы этой точки.

По данным Управления энергетической информации США, в 2020 году большая часть электроэнергии в стране была произведена за счет природного газа, атомной энергии и угля.

Запасы Земли истощаются из-за использования полезных ископаемых, нефти, газа и угля в качестве материалов и источников энергии. Однако за счет переработки или повышения эффективности использования период времени, в течение которого могут быть доступны резервы, может быть увеличен. В конечном итоге объем, в котором более эффективные процессы смогут использовать запасы невозобновляемых ресурсов, будет ограничен, что потребует использования возобновляемых ресурсов и наложит ограничения на количество видов деятельности, которые могут поддерживать имеющиеся запасы. Чтобы понять важность эффективного использования природных и невозобновляемых ресурсов, можно рассмотреть некоторые факты и цифры, как показано ниже:

Рис.1: Список невозобновляемых источников, используемых в производстве энергии

• Уголь

Крупнейшим источником выбросов CO2 и производства электроэнергии является уголь, что особенно затрудняет переход на низкоуглеродные энергетические системы. Около трети электроэнергии в мире производится с использованием угля. До тех пор, пока не появятся альтернативные технологии, уголь будет по-прежнему иметь важное значение для таких секторов, как металлургическая промышленность. Уголь, вероятно, будет играть существенную роль в мировом энергетическом балансе, хотя более 20 стран установили сроки поэтапного отказа от его использования для производства электроэнергии. Правительства и угольный сектор должны внедрить менее загрязняющие и более эффективные технологии, включая, помимо прочего, улавливание и хранение углерода, если они хотят, чтобы уголь продолжал играть роль более чистого источника энергии в ближайшие десятилетия.

По данным Data Bridge Market Research, к 2028 году рынок угольной энергетики достигнет расчетного объема в 3839,44 кВт, при этом в прогнозируемый период с 2021 по 2028 год этот рост составит 6,50%. В отчете о рынке угольной энергетики анализируется рост. , который в настоящее время растет из-за растущей зависимости от электрификации по всему миру. Азиатско-Тихоокеанский регион доминирует на рынке угольной энергетики из-за быстрой индустриализации, доступности угля по низким ценам, растущего потребления электроэнергии из-за увеличения потребностей в энергии в повседневной жизни и увеличения количества проектов по производству электроэнергии в регионе. Duke Energy Corporation; Китайская корпорация Хуадянь Лтд.; КЕРКО Инженерно-строительная компания. ИНК; Американская электроэнергетическая компания, Inc.; Dominion Energy и Jindal India Thermal Power Ltd. Есть некоторые из основных игроков, работающих на этом рынке.

Чтобы узнать больше об этом исследовании, посетите: https://www.databridgemarketresearch.com/ru/reports/global-coal-power-generation-market

• Натуральный газ

Природный газ, самое быстрорастущее и экологически чистое ископаемое топливо, сегодня составляет около 25% мирового производства электроэнергии. Однако его долгосрочное применение при переходе к нулевым энергетическим системам неизвестно. При сжигании природного газа действительно образуются парниковые газы, но он также имеет значительно меньше выбросов CO2 и загрязнения воздуха, чем многие виды топлива, которые он заменяет, особенно уголь. Использование природного газа особенно расширилось за последнее десятилетие, на его долю приходится примерно одна треть общего роста спроса на энергию, больше, чем на любое другое ископаемое топливо. Доступность сланцевого газа и растущие поставки товарного сжиженного природного газа стимулируют глобализацию газовой отрасли. В результате расширения газового рынка и повсеместного перехода от долгосрочных контрактов к спотовому ценообразованию рынки теперь более взаимосвязаны, чем когда-либо прежде, при этом потрясения спроса или предложения в одном регионе теперь влияют на цены как на газ, так и на электроэнергию в других регионах. глобального масштаба. Природный газ способен реагировать как на сезонные, так и на краткосрочные колебания спроса и обеспечивать поддержку расширяющемуся использованию переменных возобновляемых источников энергии, таких как ветер и энергия, благодаря своей емкости хранения, способности транспортироваться по трубопроводам или сжижаться и отправляться на корабле, а также способность газовых электростанций быстро включаться и выключаться. Однако ожидается, что использование природного газа столкнется с давлением в рамках глобального стремления к достижению нулевых выбросов.

• Атомная энергия

Другим невозобновляемым источником энергии обычно является ядерная энергия. Хотя материал, используемый на атомных электростанциях, не является возобновляемым источником энергии, сама ядерная энергия им является. Мощная энергия, содержащаяся в ядре атома, или ядре, собирается с помощью ядерной энергии. Ядерная энергия не так возобновляема, как другие виды энергии, поскольку она истощает радиоактивное топливо. Но после гидроэнергетики ядерная энергетика является вторым по величине источником низкоуглеродной электроэнергии в мире. Хотя в некоторых странах ядерная энергетика сталкивается со значительными препятствиями, она традиционно была одним из крупнейших мировых поставщиков безуглеродной электроэнергии и имеет большие перспективы помочь энергетическому сектору стать менее углеродоемким. Около 10% электроэнергии в мире производится с использованием ядерной энергии; в промышленно развитых странах этот процент возрастает почти до 20%. Несмотря на свою способность производить электроэнергию без выбросов, ее ждет другое будущее. В некоторых регионах ядерная энергетика изо всех сил пытается конкурировать с более доступными и быстрыми в установке альтернативами, такими как природный газ или современные возобновляемые источники энергии, из-за высоких первоначальных затрат и длительных сроков реализации проекта. Создание инфраструктуры следующего поколения, в том числе небольших модульных установок, может склонить чашу весов в пользу ядерной энергетики. Неясное будущее ядерной энергетики во многих странах может привести к дополнительным выбросам углекислого газа на миллиарды тонн.

• Масло

Электростанции, работающие на ископаемом топливе, используют тепло, образующееся при сжигании угля или нефти, для производства пара, который приводит в движение турбины для производства электроэнергии. Историческое снижение мирового спроса на нефть, вызванное COVID, было обращено вспять в 2021 году, и хотя ожидается, что в ближайшем будущем спрос вырастет, долгосрочный прогноз неопределенен из-за угроз со стороны альтернативных видов топлива и изменения привычек пассажиров и водителей. Прогноз мирового потребления нефти изменился в сторону снижения, и если растущее внимание правительств к экологически чистой энергетике приведет к ужесточению законодательства, а влияние пандемии на поведение закрепится, спрос может достичь пика раньше, чем предполагалось ранее.

Ежегодно на долю ископаемого топлива приходится более 80% общего объема энергии, потребляемой во всем мире. Ископаемые виды топлива необходимы для нашего существования, поскольку они энергоемки и недороги в переработке. Ресурсы, которые невозможно пополнить, расходуются быстрее. По сути, они исчезли, как только они ушли. Возобновляемые ресурсы настолько многочисленны и заменяются так быстро, что теоретически они никогда не иссякнут. Это ситуация, когда прибрежная ветроэнергетика становится все более значимой и признанной.

МОРСКОЙ ВЕТР: ВВЕДЕНИЕ

Морская ветровая энергия или морская ветровая энергия — это энергия, получаемая от силы ветра на море, перерабатываемая в электричество и подаваемая в береговую электросеть. Морская ветроэнергетика — это безграничный, постоянно возобновляемый источник энергии, который не выделяет опасных парниковых газов и одновременно превращает ветер в электричество. Морская ветроэнергетика будет иметь решающее значение для будущего производства электроэнергии, поскольку правительство стремится бороться с изменением климата и сократить выбросы парниковых газов. Согласно последним данным Департамента бизнеса, энергетики и промышленной стратегии (BEIS), доля морской ветроэнергетики выросла с 9,7% в третьем квартале 2019 года до 11% в третьем квартале 2020 года. Это контрастирует с 5,6 процента солнечной энергии и 12,7 процента биотоплива и отходов. Несколько раз в 2020 году, в том числе последний раз 18 декабря (17,2 ГВт), был побит рекорд по наибольшему объему ветрогенерации. 26 августа доля ветроэнергетики в электроэнергетическом балансе составила самую большую за всю историю долю (59,9%). Имея более 10 ГВт мощности на своих берегах, Великобритания обладает крупнейшими когда-либо развернутыми морскими ветроэнергетическими мощностями. Считается, что зеленая и устойчивая экономика будущего Великобритании будет опираться на Северное море, которое является мировым лидером в области морских ветровых технологий. Китай занимает второе место по общей установленной мощности морской ветроэнергетики, за ним следует Германия.

Крупнейшая морская ветряная электростанция в мире — Hornsea 1 в Северном море. Он расположен на 407 квадратных километрах от побережья Линкольншира, имеет 174 турбины и производит 1,2 ГВт возобновляемой энергии. Этого было бы достаточно, чтобы обеспечить более миллиона домов возобновляемой энергией. Великобритания и ее соседи в Европе работают вместе над улучшением потока экологически чистой электроэнергии с морских ветряных электростанций. Вы можете узнать больше о технических достижениях, ставших возможными благодаря межсетевым соединителям. Ниже приведены некоторые факты об морской ветроэнергетике:

Рис.2: Неизвестные факты о морской ветроэнергетике

• Большинство американцев могут получить доступ к морским ветроэнергетическим ресурсам. На Великие озера и прибрежные штаты, где проживает большинство американцев, приходится более 80% спроса на электроэнергию в стране. На северо-востоке США, где запланированы некоторые из первых в стране проектов морской ветроэнергетики, ресурсы морской ветроэнергетики выгодно расположены рядом с прибрежными популяциями. Ветряным турбинам, расположенным вдоль побережья, нужны более короткие линии электропередачи для подключения к электросети, чем многим обычным источникам электроэнергии.
• Морской ветер своевременен- Во многих местах, где предусмотрены проекты морской ветроэнергетики, скорость морского ветра максимальна ближе к вечеру и ранним вечером, когда потребительский спрос наиболее высок. Большинство наземных ветровых ресурсов более мощны ночью, когда требуется меньше электроэнергии. Несколько предприятий создают изобретательные плавучие морские ветряные платформы для использования в глубоких океанах. Лонжеронный буй, платформа натяжных опор и полупогружная платформа — это три разных типа плавучих платформ. Ожидается, что полупогружные платформы будут использоваться примерно в 75% проектов.
• Морские ветровые ресурсы США преимущественно находятся в глубоких водах. Около 60% морских ветровых ресурсов страны расположены там, где непрактично использовать традиционные фундаменты, такие как огромные стальные сваи или решетчатые конструкции, прикрепленные к морскому дну. Проекты морской ветроэнергетики в США предусматривают создание ряда различных типов фундаментов, адаптированных к определенным условиям площадки.

В ближайшие десять лет ветроэнергетика как на суше, так и на море будет стремительно расширяться. Несмотря на задержки, вызванные Covid-19, Statista сообщает, что мировая мощность ветроэнергетики увеличилась до 743 ГВт в 2020 году с 650 ГВт в 2019 году. Экспоненциальный рост ветроэнергетических установок свидетельствует о растущем их признании в глобальном масштабе. Ветроэнергетика становится более финансово жизнеспособной благодаря технологическим достижениям и международным инициативам по борьбе с изменением климата. Поскольку страны в Великобритании и Европе, Северной Америке и Индии также ускоряют эту тенденцию высокими темпами, Китай и США продолжают доминировать в мировой ветроэнергетике.

• Морские ветряные электростанции используют подводные кабели для передачи электроэнергии в сеть. Через сеть кабелей, проложенных на дне океана, электроэнергия, вырабатываемая морскими ветряными турбинами, передается обратно на сушу. Наши дома, школы и рабочие места питаются от этого электричества, которое распределяется в электросети прибрежными центрами нагрузки, которые определяют приоритетность того, куда оно должно идти.
• Размер морских ветровых компонентов растет. Транспортировка деталей морских ветряных турбин кораблями и баржами устраняет некоторые логистические проблемы, с которыми сталкиваются детали наземных ветряных турбин, например, передвижение по туннелям или дорогам с ограниченным доступом. Хотя работа в море сопряжена с уникальными трудностями, эти компоненты позволяют разработчикам морской ветроэнергетики создавать более крупные турбины, способные производить больше электроэнергии. Оффшорные турбины могут быть увеличены в полтора раза по высоте Монумента Вашингтона и иметь лопасти длиной с футбольное поле, чтобы использовать огромные ветровые ресурсы, доступные на море.
• Ресурсы морской ветроэнергетики в изобилии- Ветер обладает потенциалом для обеспечения огромного количества чистой, возобновляемой энергии для удовлетворения потребностей сообществ вдоль побережий Соединенных Штатов. По оценкам Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, потенциал технических ресурсов морской ветроэнергетики в США составляет более 2000 гигаватт мощности, или 7200 тераватт-часов электроэнергии в год.

Морские ветры быстрее и устойчивее, чем на суше. Это указывает на то, что морские ветры являются надежным источником производства энергии. Таким образом, морские ветряные электростанции имеют более существенные преимущества, чем наземные ветряные электростанции. Небольшие изменения скорости ветра приводят к значительному увеличению выработки энергии: турбина, работающая при скорости ветра 15 миль в час, может производить вдвое больше энергии, чем турбина, работающая при скорости ветра 12 миль в час. На море более высокие скорости ветра позволяют значительно увеличить производство энергии.

Существует разница между береговым и морским ветром. Дифференциацию можно понять и понять с помощью таблицы, приведенной ниже:

Регионы по всему миру осваивают морскую ветроэнергетику. Компании, реализующие инициативы, должны быть готовы к ряду препятствий и быть первоклассными во многих различных областях. Прогнозируется, что в ближайшие годы морской ветер станет проверенным и надежным возобновляемым источником энергии. Исследование прогнозирует, что глобальная установленная мощность морской ветровой энергии увеличится с 40 ГВт в 2020 году до 630 ГВт в 2050 году, при этом дополнительные 1000 ГВт электроэнергии возможны при сценарии поворота 1,5°.

РОЛЬ МОРСКИХ СИСТЕМ ГЕНЕРАЦИИ ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГИИ

Связанные между собой лопасти ветряных турбин из углеродного волокна вращаются с помощью воздуха. Двигатель, прикрепленный к лопастям, преобразует кинетическую энергию в электрическую. Энергия передается на редуктор, который преобразует низкоскоростное вращательное движение лопастей в высокоскоростное. Затем приводной вал вращается достаточно быстро, чтобы запустить электрический генератор.

Энергия ветра — это футуристический подход к производству энергии. Data Bridge Market Research подготовила отчет о расследовании мирового рынка ветроэнергетических фондов. По данным Data Bridge Market Research, объем рынка фондов ветроэнергетики оценивается в 205,49 млрд долларов США к 2028 году, и ожидается, что совокупный годовой темп роста составит 10,40% в течение прогнозируемого периода с 2021 по 2028 год. Возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, растущие инвестиции в возобновляемые источники энергии, растущие экологические проблемы, быстрая индустриализация, быстрое увеличение монтажных мощностей ветровой энергии и снижение цен на ветряные турбины в дальнейшем откроют разнообразные возможности роста для рынка фундаментов ветроэнергетики в вышеупомянутый прогнозный период.

Чтобы узнать больше об исследовании, посетите: https://www.databridgemarketresearch.com/ru/reports/global-wind-energy-foundation-market

Береговые ветряные турбины традиционно доминировали в отрасли, но в последние годы технологические достижения привели к появлению морских ветряных электростанций. Турбины, расположенные на суше, а не над водой, называются береговыми ветроэнергетическими установками. Они часто встречаются в отдаленных местах с небольшим потенциалом для сохранения. Международная энергетическая ассоциация сообщает, что количество электроэнергии, производимой береговыми ветровыми системами, выросло на 12 процентов в 2019 году. Недостатки береговых ветровых систем привели к инновациям морских ветровых систем. Некоторые из этих недостатков:

• Изменение скорости ветра- Скорость береговых ветряных турбин не всегда предсказуема. Из-за переменной скорости и направления ветра может быть сложно постоянно производить электроэнергию на суше. Чтобы подготовиться к производству энергии, необходимо внимательно следить за направлением и скоростью ветра.
• Ветровые завалы- Непостоянное производство также может быть результатом физических препятствий, таких как холмы, горы и близлежащие сооружения. Из-за этого береговой ветер не может производить энергию в течение всего года и может достигать лишь около 2,5 МВт, в отличие от прибрежного ветра примерно 3,6 МВт.
• Энергия прерывистая- Береговые турбины нуждаются в резервном топливе, работающем на ископаемом топливе, в периоды низкой скорости ветра, поскольку они не работают круглый год. Ископаемое топливо также будет необходимо в больших количествах, поскольку наша зависимость от ветряных электростанций в качестве источника энергии растет.
• Визуальные и звуковые факторы- Береговые ветряные электростанции могут испортить эстетику окружающей среды. Чтобы производить больше электроэнергии, ветряные турбины, построенные на возвышенности, могут впечатлять близлежащие жилые кварталы. Кроме того, ветряные турбины не бесшумны, потому что они создают шум, находясь рядом с жилым районом. Например, ветряная турбина вблизи звучит как газонокосилка.

Когда речь идет о морской ветроэнергетике, ее называют ветряными электростанциями, расположенными над мелкой открытой водой (обычно над океаном), где ветер дует более сильно. Прибрежные водные объекты, такие как озера и фьорды, также можно назвать местами с прибрежным ветром. Ветряные турбины с фиксированным фундаментом на мелководье используются в большинстве морских ветряных электростанций. Но по мере развития технологий появится возможность строить ветряные электростанции и на более глубоких водах. По данным Глобального совета по ветроэнергетике, к 2030 году мощность морской ветроэнергетики превысит 234 ГВт, причем лидировать будет Азиатско-Тихоокеанский регион. В среднем скорость ветра на море выше, чем на суше, и даже небольшое улучшение скорости ветра может привести к значительному увеличению производства энергии. Чтобы производить то же количество электроэнергии, что и береговая турбина, требуется меньше турбин. Морские ветряные турбины более надежны, поскольку скорость и направление ветра колеблются не так часто (что означает более надежное производство электроэнергии). Визуальное воздействие морских турбин меньше, чем наземных. Никакие физические барьеры не могут помешать ветру и не препятствуют землепользованию. Благодаря этому морские ветряные электростанции можно расширять и производить больше энергии, чем наземные, при этом оказывая меньшее неблагоприятное физическое воздействие. Помимо того, что морские ветряные турбины могут быть построены выше, чем их береговые аналоги, они могут улавливать больше энергии ветра и производить больше электроэнергии.

Рис.3: Потенциал рынка морской ветроэнергетики максимален в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

Источник: McKinsey Global Energy Perspective 2021.

Морская ветроэнергетика предлагает практически безграничные возможности, и по мере того, как все больше и больше стран и регионов устанавливают свои цели и правила для морской энергетики, новые рынки появляются почти ежедневно. К середине 2020 года было построено «всего» 23 ГВт морской ветряной электростанции по сравнению с целью ЕС в 300 ГВт к 2050 году. Кроме того, ограничений почти нет, поскольку многие страны твердо привержены использованию зеленой энергии для поддержки восстановления экономики. от COVID-19. Ожидается, что с добавлением 410 ГВт к 2050 году в базовом сценарии, включая 240 ГВт в материковом Китае, Азиатско-Тихоокеанский регион (APAC), в котором в 2020 году было установлено 11 ГВт морских ветроэнергетических установок, как ожидается, значительно увеличит свою мощность, превзойдя Европу. Ближний Восток и Африка (EMEA) к середине 2030-х годов. Наряду с материковым Китаем Тайвань зарекомендовал себя как лидер морской ветроэнергетической отрасли в Азии. В декабре 2021 года Япония объявила свой третий тендер — инструмент, который большинство правительств используют для распределения мощности морской ветроэнергетики. Вьетнам, Южная Корея и Австралия начинают воплощать свои чаяния в жизнь. Хотя морская ветроэнергетика в Америке все еще находится в зачаточном состоянии, ожидается, что к 2050 году в регионе будет создана мощность около 35 ГВт. К 2030 году в соответствии с указом, подписанным президентом США Джо Байденом в марте 2021 года, к 2030 году должно быть установлено 30 ГВт мощностей морской ветроэнергетики. . В то время как на восточном побережье наблюдается большая часть этой активности, Калифорния, Мексиканский залив, Аляска и Гавайи также начинают видеть потенциал морской ветроэнергетики, в том числе в плавучих технологиях.

Азербайджан, Бразилия, Канада, Колумбия, Индия, Оман, Филиппины, Шри-Ланка, Тринидад и Тобаго и многие другие страны также исследуют морскую ветроэнергетику.

Будущее морской ветроэнергетики также улучшается благодаря технологическому прогрессу. До недавнего времени для поддержки турбинной установки использовались фундаменты, закрепленные на дне, заложенные в воду с нормальной глубиной до 50 метров, что требовало относительно узкого континентального шельфа. Пригодная морская площадь для прибрежных ветровых установок увеличилась в пять раз благодаря разработке новых плавучих фундаментов, которые можно устанавливать независимо от местности, лежащей под ними, и которые могут быть жизнеспособными на глубине воды 1000 метров и выше. Тендер на первый коммерческий плавучий проект во Франции уже завершен. Италия выявила более 17 ГВт потенциала морской ветроэнергетики, 70% из которых находятся в глубоких водах, что требует создания плавучих фундаментов.

С ростом осведомленности о морской ветроэнергетике бурение на море также набирает обороты. Выявив эту возможность, компания Data Bridge Market Research провела детальное исследование и подготовила отчет о мировом рынке морского бурения. По данным Data Bridge Market Research, к 2028 году рынок морского бурения достигнет оценочной стоимости в 121,89 миллиона долларов США, а в прогнозируемый период с 2021 по 2028 год этот рост составит 4,60%. Рынок морского бурения сегментирован на основе тип и применение услуги. В зависимости от типа услуг рынок морского бурения подразделяется на контрактное бурение, наклонно-направленное бурение, каротаж во время бурения и измерения во время бурения. Сегмент контрактного бурения будет занимать наибольшую долю в росте рынка. Сегмент применения на рынке морского бурения включает мелководное, глубокое и сверхглубоководное бурение. Ожидается, что в Азиатско-Тихоокеанском регионе будут наблюдаться самые высокие темпы роста на рынке морского бурения в течение прогнозируемого периода 2021-2028 годов из-за увеличения количества операций по разведке и добыче, а также растущего спроса на нефть и газ в регионе.

Чтобы узнать больше об исследовании, посетите: https://www.databridgemarketresearch.com/ru/reports/global-offshore-drilling-market