Pierwsza na świecie morska farma wiatrowa (MFW) powstała w 1991 roku w Dani. Dziś już ponad jedna trzecia energii elektrycznej, wytwarzanej w UE ze źródeł odnawialnych, pochodzi z energetyki wiatrowej, a Europa stała się światowym liderem w tej dziedzinie. Jednak eksploatacja elektrowni na morzach i oceanach jest kosztowna i zwiększa całkowite koszty produkcji czystej energii. Ponadto na rynku coraz popularniejsze stają się azjatyckie firmy, co zwiększa potrzebę zachowania przewagi konkurencyjnej przez przemysł europejski. Ma w tym pomóc projekt ATLANTIS, którego celem jest wydłużenie okresu eksploatacji turbin i zwiększenie bezpieczeństwa ich pracy oraz projekt FarmConners rozwijający system kontroli farmy wiatrowej.
U wybrzeży Portugalii zespół podwodnych robotów skanuje podstawę turbiny, a powietrzne drony dokonują inspekcji jej łopat w poszukiwaniu oznak uszkodzeń. To tylko niektóre z autonomicznych maszyn, które wykorzystując m.in. obrazowanie w podczerwieni oraz sonary, pozwalają identyfikować usterki i potencjalne awarie urządzeń pracujących na morzu. Testowane w ramach projektu ATLANTIS rozwiązania mogą realnie zmniejszyć koszty produkcji energii wiatrowej. Zdaniem João Marquesa, badacza z INESC TEC w Portugalii, prawie 30 proc. wszystkich kosztów operacyjnych morskich elektrowni wiatrowych stanowią przeglądy, konserwacja i naprawa urządzeń. Projekt ATLANTIS ma dać odpowiedź a pytanie, czy technologie oparte na robotyce mogą faktycznie poprawić te statystyki. Ale stawką nie jest tylko ekonomia, lecz również bezpieczeństwo.
Transport ludzi z łodzi na platformy, nurkowanie do punktów kotwiczenia i wspinanie się na wieże turbin to niezwykle ryzykowne zajęcia i nie zawsze są możliwe do wykonania. Przy półtorametrowych falach i silnym wietrze wręcz grożą śmiercią. Zrobotyzowane systemy kontroli i konserwacji mogą być prowadzone na morzu z falami nawet do 2 metrów, a także zimą, dzięki czemu ogranicza się czas, gdy farma wiatrowa po prostu nie pracuje.
Testy w ramach ALTANTIS prowadzone są na prawdziwej morskiej farmie wiatrowej na Oceanie Atlantyckim, 20 kilometrów od północnego wybrzeża Portugalii. Oprócz rozwijania własnych technologii, prowadzący projekt chcą pomagać innym zespołom badawczym i firmom w opracowywaniu podobnych systemów. Europejscy naukowcy i przedsiębiorstwa działające w tym nowatorskim sektorze powinni mieć możliwość zarezerwowania czasu na korzystanie z obiektów już na początku tego roku.
Elektrownia pod kontrolą
Nieco inne podejście do obniżenia kosztów eksploatacji MWF-ów przyjęto w zakończonym niedawno projekcie FarmConners, w ramach którego opracowano technologię zwaną kontrolą farmy wiatrowej (WFC). Jej celem jest zrównoważenie produkcji energii wiatrowej poprzez łagodzenie skutków nierównomiernego rozkładu obciążenia aerodynamicznego na łopatach i wieżach turbiny. WFC umożliwia takie sterowanie farmami wiatrowymi, aby ograniczać straty dzięki interakcjom zachodzącym między turbinami, jak również chronić urządzenia przed uszkodzeniami wynikającymi z turbulencji ruchu powietrza. Według koordynatora projektu Tuhfe Göçmena z Duńskiego Uniwersytetu Technicznego, stworzone narzędzie pozwala zwiększyć produktywność farm wiatrowych i wytwarzać energię w sposób łatwiejszy w obsłudze dla sieci elektroenergetycznej. Gdy turbiny pracują w sposób zsynchronizowany, jako wydajna sieć, produkcję energii łatwiej dostosować do potrzeb odbiorców.
Badania wykazały, że taka kontrola farm wiatrowych mogłaby zwiększyć moc wyjściową wszystkich tego typu elektrowni w UE o 1 proc. Zdaniem Gregora Giebela z FarmConners jest to równowartość dwukrotności potencjału produkcyjnego farmy wiatrowej o mocy 400 megawatów, której budowa kosztowałaby około 1,2 miliarda euro. Opracowana technologia jest łatwa do wdrożenia, ponieważ większość turbin wiatrowych można kontrolować i modyfikować ich ustawienie tak, aby działały w sposób zalecany przez WFC. Farmy wiatrowe muszą po prostu zaktualizować swoje oprogramowanie sterujące. Jak mówią realizatorzy FarmConners, duże zainteresowanie komercyjne technologią WFC daje nadzieję na dalszy rozwój energetyki wiatrowej w Europie.
Artykuł został pierwotnie opublikowany w Horizon, czasopiśmie UE poświęconym badaniom i innowacjom: https://ec.europa.eu/research-and-innovation/en/horizon-magazine/offshore-wind-farms-move-ahead-full-sail-underwater-help.
Oprac. Rafał Stepnowski.
Zdjęcie główne: Nicholas Doherty | Unsplash.
