Hybrydowe farmy wiatrowe zwiększają produkcję nawet o 70%

Hybrydowe farmy wiatrowe zwiększają produkcję energii nawet o 70% poprzez łączenie turbin wiatrowych z instalacjami falowymi i pływowymi.

Badacze z University of Surrey przeanalizowali szereg demonstracyjnych projektów hybrydowych systemów morskich, w których kilka technologii odnawialnych dzieli jedną konstrukcję nośną. Wyniki pokazują, że klasyczne farmy wiatrowe zajmują tysiące km², ale same turbiny wykorzystują mniej niż 1% tego obszaru, a reszta to „pusta” przestrzeń wodna, którą można zagospodarować, instalując konwertery energii fal, turbiny pływowe czy panele fotowoltaiczne na tej samej platformie. Dzięki temu z tej samej „działki” na morzu można uzyskać zdecydowanie więcej energii bez dalszej ekspansji terytorialnej. Hybrydowe farmy wiatrowe wpisują się w cele klimatyczne, bo pozwalają zwiększać moc zainstalowaną bez proporcjonalnego zwiększania ingerencji w środowisko.

Analiza projektów takich jak norweski system W2Power (wiatr–fala) czy platforma NoviOcean (wiatr–fala–słońce) pokazuje, że hybrydowe farmy wiatrowe mogą obniżyć koszt wytwarzania energii o około 10–15% w porównaniu z samym offshore wind. Największy skok efektywności odnotowano przy połączeniu turbin wiatrowych z turbinami pływowymi w takich konfiguracjach łączna produkcja energii rosła nawet o 70% względem pojedynczych instalacji wiatrowych. Wynika to z faktu, że wiatr, fale i pływy osiągają swoje maksima w różnym czasie, a ich połączenie „wygładza” profil generacji. Dla operatorów sieci i odbiorców oznacza to bardziej przewidywalną, stabilną podaż energii z morza, co ułatwia integrację OZE w systemie elektroenergetycznym.

Co ciekawe, hybrydowe farmy wiatrowe nie tylko zwiększają produkcję, ale mogą też poprawiać stabilność pływających platform. Dodanie urządzeń do pozyskiwania energii falowej do turbin wiatrowych zmniejsza niepożądane ruchy platform nawet o 15% i redukuje obciążenia na wieżach i fundamentach, co może wydłużyć żywotność konstrukcji. Z przeglądu wynika, że najbardziej dojrzałe są systemy wiatr–fala, które osiągnęły etap demonstracyjny na morzu. Konfiguracje wiatr–słońce oraz wiatr–pływy wciąż są na wcześniejszym etapie rozwoju, ale pierwsze wyniki są obiecujące. Platformy integrujące trzy i więcej źródeł jak NoviOcean z szacowanym współczynnikiem wykorzystania mocy rzędu 40%, pokazują, że miks kilku technologii może zbliżyć morskie OZE do profilu pracy bardziej stabilnych elektrowni.

Mimo obiecujących wyników hybrydowe farmy wiatrowe nie są jeszcze gotowe do natychmiastowego masowego wdrożenia. Większość dotychczasowych badań i testów prowadzono w warunkach dalekich od ekstremum, więc brakuje długoterminowych danych o zachowaniu takich systemów podczas huraganów, sztormów stulecia, a nawet zjawisk takich jak tsunami. Niewystarczająco rozpoznana pozostaje również długookresowa praca fundamentów i kotwic poddanych milionom cykli obciążeń przez 20–30 lat eksploatacji. Autorzy podkreślają, że potrzebne są programy pilotażowe z wieloletnim monitoringiem, a także ramy badawcze łączące inżynierię, ekonomię, analizę środowiskową i politykę energetyczną.

Szymon Ślubowski