Вся планета может работать на ветровой энергии, если нам это действительно понадобится.
Новое исследование предполагает, что 3 миллиона км2 открытого океана в ветреном Северном Атлантике могли бы производить достаточно энергии, чтобы удовлетворить потребности всего человечества в зимние месяцы, а летом — покрыть потребности Северной Америки и Европы в электроэнергии.
Целью исследования было определить, содержат ли нисходящие ветры океана больше энергии, чем те же ветры над сушей. Исследование явно указывает на истинность этого предположения:
В последние годы растет число исследований, утверждающих, что скорость выработки энергии в крупных ветропарках ограничена примерно 1,5 Вт/м2. Однако в данном исследовании мы показываем, что значительно более высокие уровни выработки энергии могут быть устойчивыми на некоторых участках открытого океана. В частности, Северная Атлантика определена как регион, где нисходящий перенос кинетической энергии может поддерживать уровни извлечения 6 Вт/м2 и выше на больших площадях в годовом исчислении.
Исследователи обнаружили, что с одного квадратного метра открытых океанских ветропарков можно получить в 4 раза больше ветровой энергии, чем с использованием современных наземных технологий. При такой повышенной интенсивности ветра было установлено, что 3 миллиона ветряных турбин, каждая из которых расположена на своей площади в 1 квадратный километр в этом Северном Атлантическом океане, могли бы производить 18 ТВт⋅ч энергии в год — что эквивалентно текущим потребностям человечества.
Авторы внесли несколько оговорок — первая из которых касалась сезонности.
Количество производимой энергии сильно варьировалось между зимой и летом. Зимнее производство фактически превышало бы мировые потребности в «энергии», тогда как летом оно *только* покрывало бы «электроэнергию» в Северной Америке и Европе. Обратите внимание на два изображения ниже, посвященных сезонности — как кривая ветра слева и кривая солнечной энергии справа так красиво инверсно дополняют друг друга!
Второй основной оговоркой было то, что две важные технологии для ветропарков в открытом океане еще не полностью разработаны. Эти ветропарки будут находиться в воде глубиной в милю — самое близкое, что у нас есть, это первые «плавучие ветропарки», которые строятся прямо сейчас компанией Statoil у побережья Шотландии. Ветропарки Statoil рассчитаны на волны высотой более 65 футов, однако глубина воды будет варьироваться от 310 до 390 футов — далеко от необходимых 5280 футов в данном исследовании. Смотрите на технику соединения Statoil на изображении ниже.
Вторая технологическая проблема — разработка и развертывание больших кабелей, которые потребуются для передачи электроэнергии. По всему миру много говорят о строительстве глобальной сети электропередачи HVDC — так что перемещение электроэнергии не исключено. Однако единственный прогресс, который я видел в отношении подводных кабелей электропередачи от возобновляемых источников, — это план по передаче солнечной энергии из Западной Австралии в Индонезию — гораздо более короткое расстояние, чем от Северной Атлантики до Европы или Северной Америки.
Последней крупной проблемой проекта было бы значительное локальное охлаждающее воздействие. Автор смоделировал, что если бы мы фактически построили ветропарк площадью 3 миллиона кв. км в Северной Атлантике, мы могли бы фактически извлечь достаточно тепловой энергии, чтобы снизить температуру местного арктического региона на 13°C! Этот эффект очень локален и может быть смягчен за счет распределения ветропарков.
Мнение Electrek
Илон Маск часто упоминает, что вся территория США могла бы питаться от 100 квадратных миль солнечной энергии. В 2009 году Land Art Generator Initiative подготовила красивый документ, показывающий, сколько солнечной энергии потребуется для обеспечения энергией всего мира, а затем распространила его по регионам мира, где эта энергия могла бы быть использована наилучшим образом. Глядя на ветровые полосы ниже, мы видим большой потенциал для распределения этих ветропарков гораздо ближе к нуждающимся регионам. Очевидно, что регион Северной Атлантики выглядит наилучшим во всем северном полушарии.
Одной из самых больших проблем полного перехода на возобновляемые источники энергии, при зависимости исключительно от солнечной энергии, является сезонность — зимой на землю падает меньше солнечного света. Производительные кривые ветровой и солнечной энергии почти идеально противоположны друг другу. Вопрос становится не столько «возможно ли это», сколько «имеет ли это смысл, исходя из наших потребностей».
Планируете установку солнечных батарей для дома? Understand Solar свяжет вас с местными подрядчиками. Напишите мне в Twitter, чтобы разобрать предложения.
Для получения последних новостей об электромобилях, автономном транспорте и чистых технологиях подписывайтесь на нас в Twitter, рассылке, RSS или Facebook, чтобы получать наши последние статьи.
Оба автора статьи — Анна Посснер и Кен Калдейра — нашли время, чтобы дать дополнительные (довольно технические, но абсолютно поясняющие) комментарии через YouTube.
Аспирантка —
Профессор —