Консорциум DeepCwind - DeepCwind Consortium
В Консорциум DeepCwind национальный консорциум университетов, некоммерческих организаций, коммунальных предприятий и лидеров отрасли. Миссия консорциума - сделать штат Мэн национальным лидером в плавучая оффшорная ветроэнергетика. Большая часть работы консорциума и результатов исследований финансировалась Министерством энергетики США, Национальными научными фондами и другими организациями.[1]
Усилия Консорциума DeepCwind завершились Университет штата Мэн заявка на патент VolturnUS, технология плавучего бетонного корпуса может поддерживать ветряные турбины на глубине 45 метров и более и может значительно снизить стоимость морских ветров.[2]
Обзор
Консорциум DeepCwind первоначально был профинансирован в 2009 году как часть Закон о восстановлении и реинвестировании Америки (ARRA) через Министерство энергетики США. Университет штата Мэн получил 7,1 миллиона долларов на создание консорциума, а также на разработку и развертывание прототипов плавучих морских турбин. В рамках этого финансирования план исследований включал: «Оптимизацию конструкции плавучих платформ путем оценки вариантов использования более прочных, легких гибридных композитных материалов, технологичности и логистики развертывания».[3]
Плавучие глубоководные ветряные электростанции, расположенные на расстоянии десяти или более морских миль (мор. Миль) от берега, могут сыграть решающую роль в достижении к 2030 году цели Департамента энергетики в 20% ветроэнергетики. Глубоководный морской ветер является доминирующим источником энергии в океане в США, потенциал которого составляет около 3100 ТВт. -ч / год. Это также:
- Решает проблемы видимости, которые задержали или помешали некоторым прибрежным проектам.
- Размещает производство энергии ближе к крупным населенным пунктам США.
- Позволяет получить доступ к более мощным ветровым ресурсам 6 и 7 классов.
- Снижает с течением времени затраты на энергию ветра за счет снижения затрат на передачу от удаленных наземных объектов и упрощения логистики развертывания и технического обслуживания.
Помня об этих качествах, штат Мэн планирует построить сеть плавучих морских ветряных электростанций мощностью 5 ГВт и стоимостью 20 миллиардов долларов, чтобы удовлетворить потребности северо-востока США в возобновляемых источниках энергии.[4] У Мэн самые глубокие воды у его берегов, примерно 200 футов глубиной на 3 морских миль, и 89% прибрежных ветровых ресурсов штата Мэн мощностью 156 ГВт приходится на глубокие воды. Штат также предлагает развитую инфраструктуру морской отрасли и близость к одному из крупнейших энергетических рынков страны.
Результаты исследований
Консорциум DeepCwind опубликовал Отчет о морских ветрах в штате Мэн в феврале 2011 года. В этом отчете «рассматриваются вопросы экономики и политики, интеграции электросетей, ветра и волн, батиметрических, почвенных и экологических исследований. Он также включает краткие сведения о площадках сборки и строительства, критические вопросы для разработка проекта и получение разрешений, а также анализ последствий Закона Джонса ».[5]
В июне 2013 года консорциум ввел в эксплуатацию 20 кВт[6] VolturnUS 1: 8, 65 футов высотой прототип плавающей турбины это в 1: 8-е место по сравнению с конструкцией мощностью 6 мегаватт (МВт) и диаметром ротора 450 футов. VolturnUS 1: 8 была первой морской ветряной турбиной в Северной и Южной Америке, подключенной к сети.
В июне 2016 года проект Aqua Ventus I в Новой Англии, возглавляемый UMaine, только что получил статус высшего уровня от Программы демонстрации передовых технологий для морских ветроэнергетических установок Министерства энергетики США (DOE). New England Aqua Ventus I - это экспериментальный проект с двумя плавающими оффшорными ветровыми установками мощностью 6 МВт (12 МВт) в 14 милях от побережья штата Мэн, разработанный компанией Maine Aqua Ventus, GP, LLC. Цель пилотного проекта - продемонстрировать технологию в полном масштабе, что позволит строить плавучие фермы вне поля зрения США и всего мира в 2020-х годах, обеспечивая более дешевую и чистую возобновляемую энергию в прибрежных населенных пунктах.[7]
Партнерские организации и оригинальные исследовательские инициативы
Консорциум под руководством Университета штата Мэн включает университеты, некоммерческие организации и коммунальные предприятия; широкий круг лидеров отрасли в области морского проектирования, морского строительства и производства морских конструкций; фирмы, обладающие опытом в выборе площадок для ветряных проектов, экологическом анализе, экологическом праве, композитных материалах для помощи в разработке и выборе коррозионно-стойких материалов, а также в инвестициях в энергию; и отраслевые организации для оказания помощи в сфере образования и передачи технологий.
Задача 1: микросайтинг, геофизические исследования и геотехническая инженерия
Основной целью микросайтинга, геофизических исследований и инженерно-геологических изысканий было определение характеристик среды морского дна для установки на якорь турбины на полигоне глубоководных ветровых испытаний Университета штата Мэн в заливе Мэн. Мероприятия координировали геологическую и инженерно-геологическую информацию с морскими силами, оцененными в рамках задачи «Испытания, мониторинг и надежность морских турбин», и оказывали помощь в проектировании эффективных причалов и якорей для плавучих морских ветряных турбин в рамках задачи «Проектирование плавучих турбин и лабораторных испытаний». Дополнительная цель этой задачи заключалась в предоставлении документации о местоположении площадки и решении вопросов безопасности и навигации на площадке после установки турбин и причалов.
Партнеры: Департамент гражданской и экологической инженерии Университета штата Мэн, Компания James W. Sewall, Морская академия штата Мэн, Центр исследований оффшорных фондов Университета Западной Австралии
Задача 2: Изучение экологического / экологического воздействия
Государственный закон штата Мэн № 270, разрешивший создание Глубоководного морского испытательного полигона при Университете штата Мэн, требует, чтобы следующие государственные и федеральные агентства проконсультировались по вопросам мониторинга окружающей среды и планирования испытательного полигона:
- Департамент внутреннего рыболовства и дикой природы
- Департамент морских ресурсов
- Департамент сохранения
- Береговая охрана
- Армейский инженерный корпус
- NOAA Рыболовство
Этим агентствам требовались планы размещения, навигации, удаления проекта, корректирующих действий и экологического мониторинга. Им также требовались отчеты и обновления о деятельности на сайте.
- Работа по микросайтингу и геофизическим исследованиям
- Батиметрические съемки
- Обследование для проверки наличия исторически значимых ресурсов
- Создание плана сайта
- Создание плана навигации и безопасности
- Экологический / экологический мониторинг
Планировалось провести специальные исследования дикой природы для:
- Бентические беспозвоночные
- Рыбы
- морские млекопитающие
- Птицы и летучие мыши
- Сбор живых животных для мониторинга окружающей среды не производится.
В рамках плана экологического мониторинга, который был частью заявки на получение разрешения на испытательный полигон, был рассмотрен анализ потенциальных угроз морской жизни и разработаны меры по смягчению последствий. Потенциальные проблемы, затронутые в этом отчете, включают следующее:
- Запутывание морских млекопитающих в швартовных тросах и сооружениях.
- Нарушение участков миграции и нагула.
- Удары птиц и летучих мышей.
- Привлечение на платформы рыб или морских млекопитающих.
- Прерывание направления и фокусировки волновой энергии.
- Человеческие воздействия.
- Визуальные воздействия.
- Возможное нарушение исторических или культурно значимых территорий.
Все мероприятия по микросайтингу, экологическому / экологическому мониторингу и выдаче разрешений проводились с начала проекта в 2010 году до конца проекта в 2012 году.
Партнеры: Школа морских наук Университета штата Мэн, Школа биологии и экологии Университета штата Мэн, Институт острова, Исследовательский институт залива Мэн, Общество Одубона Нью-Джерси, Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория.
Задача 3: Разрешение и политика
Согласно недавно принятому государственному закону штата Мэн 2009, глава 270 (LD 1465), полигон для испытаний на глубоководный морской ветер Университета штата Мэн расположен недалеко от острова Монхеган, района, выбранного государством.[8] Этот объект был детально проанализирован в процессе выбора участка, проводимого штатом.
После того, как штат Мэн назначил испытательный полигон, группа по выдаче разрешений и политики получила специальные разрешения для предлагаемого проекта от всех соответствующих местных, государственных и федеральных разрешительных органов. В соответствии с требованиями к заявке для получения общего разрешения в соответствии с LD 1465 группа по выдаче разрешений и политики совместно с группами по микросайтингу и экологическому мониторингу представила в необходимые государственные и федеральные агентства отчет с описанием:
- Существующее коммерческое рыболовство и другие виды использования на территории проекта, а также морские ресурсы.
- Подробный план мониторинга донных беспозвоночных, рыб, морских млекопитающих и птиц.
- План мониторинга уровней окружающего шума, возможно, связанный со строительством проекта и, если необходимо, с любыми последующими операциями, а также меры по предотвращению и снижению воздействия.
- Планы общественной безопасности навигации.
- План удаления проекта.
Команда работала над разработкой этих планов в консультации с федеральными, государственными и местными агентствами, а также с заинтересованными сторонами.
Партнеры: James W. Sewall Company, Kleinschmidt, HDR / DTA
Задача 4: Конструкция плавающей турбины, выбор материала и лабораторные испытания
Основные цели проекта плавающей турбины заключались в следующем:
- Частично проверить связанные аэроупругие / гидродинамические модели, разработанные NREL.
- Оптимизируйте конструкцию платформ за счет интеграции более прочных, легких и гибридных композитных материалов.
- Разработайте полную конструкцию одной или нескольких масштабных плавучих турбинных платформ, способных поддерживать ветряную турбину в диапазоне от 10 до 250 кВт, для развертывания на глубоководной морской ветровой испытательной площадке Университета штата Мэн.
Партнеры: Центр передовых структур и композитов, Морская академия штата Мэн, Technip USA, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, Sandia National Labs, Ashland, Inc., Kenway Corporation, Harbour Technologies, PPG Industries, Owens Corning, Zoltek, Polystrand, Inc.
Задача 5: Испытания, мониторинг и надежность морских турбин
Группа физической океанографии (PhOG) в Университете штата Мэн развернула и эксплуатировала буй океанографических данных с возможностями телеметрии в реальном времени на полигоне для испытаний на глубоководный морской ветер Университета штата Мэн на берегу острова Монхеган. Буй океанографических данных был развернут до испытаний резервуара и оставался в эксплуатации в течение всего периода проекта для мониторинга океанографических, метеорологических и общих условий окружающей среды. Основное внимание при мониторинге уделялось скорости и направлению ветра, видимости, направленным волнам и течениям в водяном столбе.
Партнеры: Группа физической океанографии Университета штата Мэн, Школа морских наук Университета штата Мэн.
Задача 6: образование и информирование
Университет штата Мэн, Морская академия штата Мэн и Общественный колледж Северного Мэна разработали несколько программ на получение степени для создания подготовленной рабочей силы для штата Мэн. Чтобы сообщество в целом понимало наши исследования и разработки, Консорциум DeepCwind нашел множество возможностей поделиться и обсудить цели, планы деятельности и результаты исследований. Консорциум проводил открытые собрания для обсуждения выбора площадки для проведения испытаний на глубоководном морском ветровом полигоне Университета штата Мэн, представленный на конференциях в штате и по всей стране, и даже провел интерактивные испытания резервуаров с ветровыми волнами для более 500 студентов K-12 через Мэн. Эти и другие мероприятия продолжались на протяжении всего проекта.
Партнеры: Центр перспективных конструкций и композитов, Инженерный колледж Университета штата Мэн, Департамент промышленного сотрудничества Университета штата Мэн, Морская академия штата Мэн, Общественный колледж Северного Мэна, Американская ассоциация производителей композитов, Альянс композитов штата Мэн, Инициатива ветроэнергетики штата Мэн
Задача 8: Изготовление и развертывание Компания UMaine и ее субподрядчики возглавили изготовление и развертывание плавучей ветроэнергетической платформы в масштабе примерно 1/8. Исследование развертывания стремилось определить ключевые факторы развертывания и установки. Данные о производительности, собранные с платформы в масштабе 1/8, были использованы для дальнейшей проверки численных моделей платформы, разработанных NREL и другими.
Партнеры: Центр передовых конструкций и композитов, Cianbro Corporation, General Dynamics Bath Iron Works, Maine Maritime Academy, Emera Maine, Central Maine Power Company, Technip USA, Reed and Reed, SGC
Смотрите также
Рекомендации
- ^ «Консорциум DeepCwind». Центр передовых структур и композитов UMaine. Университет штата Мэн. Получено 5 июля 2016.
- ^ «Новая Англия Aqua Ventus I выбрана Министерством энергетики США для получения дополнительного финансирования до 39,9 миллиона долларов». Центр передовых структур и композитов UMaine. Архивировано из оригинал 19 июля 2016 г.. Получено 5 июля 2016.
- ^ Меморандумы штата по Закону о восстановлении энергии Министерства энергетики США: Мэн (PDF). Министерство энергетики США. 1 июня 2010. с. 5. Получено 5 июля 2016.
- ^ Дагер, Хабиб (сентябрь 2012 г.). Отчет о глубоководном ветре на шельфе штата Мэн (PDF). Ороно, штат Мэн: Университет штата Мэн. п. 567. Архивировано с оригинал (PDF) 6 октября 2015 г.. Получено 5 июля 2016.
- ^ "Отчет о морском ветре". Центр передовых структур и композитов UMaine. Университет штата Мэн. Получено 5 июля 2016.
- ^ «Консорциум DeepCwind - VolturnUS - Испытательный полигон Dyces Head». 4C Offshore. Получено 24 ноября 2016.
- ^ «Новая Англия Aqua Ventus I выбрана Министерством энергетики США для получения дополнительного финансирования до 39,9 миллиона долларов». Центр передовых структур и композитов UMaine. Университет штата Мэн. Архивировано из оригинал 19 июля 2016 г.. Получено 5 июля 2016.
- ^ Миллер, Кевин (4 июня 2009 г.). «Балдаччи подписывает законопроект об энергии океана». Bangor Daily News. Получено 5 июля 2016.