Новые исследования повышают экоэффективность морской ветроэнергетики

Две научные работы, опубликованные в рамках проекта SUDOCO, предлагают новый комплексный подход к оценке экологических и экономических аспектов морской ветроэнергетики. Цель исследований –– разработать инструменты, которые помогут точнее измерить реальную пользу ветровых электростанций для окружающей среды и экономики.

Первое исследование вводит новый метод количественной оценки сокращения выбросов парниковых газов. Ученые из Мюнхенского технического университета разработали инновационный показатель –– изменяющийся во времени Marginal Displacement Factor (MDF). Он выражает экологическую выгоду от производства ветровой энергии в килограммах эквивалента CO₂ на мегаватт-час. Применение этого метода на примере энергосистемы Германии и морской ветряной электростанции Wikinger показало значительный положительный вклад ветроэнергетики в снижение выбросов в общей сети.

Вторая работа, подготовленная специалистами из Мюнхенского и Делфтского технических университетов, посвящена влиянию качества и надежности компонентов турбин на эксплуатационные расходы и связанные с обслуживанием выбросы. Как пояснил один из авторов, Сэмюэль Кайнц, «повышение надежности сокращает количество отказов, работ по техническому обслуживанию и рейсов судов –– это дает прямые экономические и экологические преимущества». Исследование подчеркивает, что при оценке углеродного следа ветровых электростанций необходимо учитывать не только этап производства, но и весь цикл эксплуатации.

Примечательным открытием стало распределение источников выбросов среди флота обслуживания. Вопреки ожиданиям, основной вклад в загрязнение атмосферы вносят не огромные крановые суда, потребляющие много топлива за час работы, а небольшие суда для трансфера экипажа (CTV). Это связано с частотой их использования: малые суда выходят в море регулярно для проведения мелкого ремонта и инспекций, накапливая значительный объем выбросов за 20-летний срок службы станции. В то же время тяжелая техника привлекается редко, только для крупных замен, таких как лопасти или генераторы.

Исследование также затронуло вопрос влияния стратегий управления ветропарком на износ оборудования. Современные методы управления потоком воздуха внутри станции, такие как отклонение следа турбины для повышения выработки соседних установок, могут изменять нагрузку на компоненты. Это создает неопределенность в прогнозировании отказов, так как одни турбины могут испытывать повышенные нагрузки, а другие – работать в более щадящем режиме. Ученые отмечают, что связь между аэродинамическими нагрузками и надежностью компонентов требует дальнейшего детального изучения.

Авторы работы приходят к выводу, что для снижения углеродного следа ветроэнергетики необходимо не только внедрять суда с низким уровнем выбросов, но и повышать надежность ключевых узлов турбин. Особенно это касается мелких, но частых неисправностей, которые требуют постоянного присутствия сервисного флота в море. Учет процессов O&M становится обязательным условием для корректной оценки экологичности возобновляемых источников энергии. Полученные данные помогут операторам и производителям лучше балансировать между экономической выгодой и экологической ответственностью при планировании будущих морских проектов.

Оба исследования вносят вклад в достижение главной цели проекта SUDOCO –– разработку комплексного подхода к управлению ветровыми электростанциями. Такой подход направлен на максимизацию не только выработки энергии, но и общей ценности ветроэнергетики с точки зрения эффективности, стоимости и воздействия на окружающую среду.