海上风力涡轮机能否在五大湖成功?

2018-08-15 08:51  浏览:  

海上风力涡轮机能否在五大湖成功?

图片来源:Chris Laurens Getty Images

除了芬兰沿海的一个小型试点项目外,海上风力涡轮机还没有放置在冬季冻结的水域中。移动的冰可以像一个殴打的公羊,被暴风雨和不可预测的水流推动,撞到支撑旋转叶片的桅杆上。在克利夫兰附近的伊利湖,很快就会有一项重大考验。如果Icebreaker Windpower项目中的六台涡轮机建成,他们可以开辟淡水湖泊海上动力的新时代,而不是沿海咸水,这是从未有过的。

俄亥俄州电力选址委员会已初步批准由非营利性伊利湖能源开发公司(LEEDCo)建造的破冰船。俄亥俄州环境保护局已经裁定该装置符合与水污染有关的联邦标准。如果有关团体的反对意见得到满足,那么今年秋天可以批准最​​终批准,并且涡轮机可以在三年内运行。

破冰船将成为美国第二个海上风电场。位于罗德岛海岸13英里处的布洛克岛风电场于2016年12月开始发电。伊利湖的1.26亿美元项目最终将归Fred.Olsen Renewables所有。挪威在四个欧洲国家拥有23个运营和规划的风电场(陆上和海上)。伊利湖的涡轮机将产生约21.7兆瓦的电力,足以容纳约7,500个家庭。200英尺的叶片将从水面的最高点上升479英尺。

爱好者们说,五大湖风能比大西洋沿岸地区有一些优势:地板深度较浅,波浪较小,没有飓风,靠近岸边的电网,对商业捕鱼的影响较小,竞争风速较小。如果Icebreaker成功,他们认为数百个伊利湖涡轮机可能会跟随。

成功的关键在于破冰船如何处理俄亥俄人所谓的“冰推”。冬季风和水流会推动厚厚的冰盖,有时会将它们堆放在靠近岸边的30到50英尺高的地方。这些床单以对海滨基础设施造成严重破坏而闻名。风力涡轮机可以存活吗?

慢启动

由于担心转弯刀片会杀死太多的鸟类,破冰船项目已被搁置数年。在Oho监管机构最终确定将对野生动物产生“最小的环境影响”后,该计划于7月初步获得批准。他们确实增加了30多个环境警告(pdf)破冰船需要解决的问题,其中大部分与鸟类安全有关。

持续存在的问题是涡轮机是否会对密西西比河飞路东边的候鸟产生不利影响。作为批准协议的一部分,LEEDCo必须在施工开始之前在湖中开发和安装复杂的雷达监控设备,以确定风力涡轮机如何影响鸟类和蝙蝠。该公司已经进行了候鸟研究,发现影响很小。美国地质调查局鸟类学家发现,每年估计有21至42只禽鸟和21至83只蝙蝠将被所有涡轮机杀死。美国鱼类和野生动物管理局3月份写道,破冰船“对迁徙的鸟类和蝙蝠的直接风险有限”。

环境组织在这个问题上存在分歧。塞拉俱乐部,大自然保护协会,俄亥俄州环境委员会和环境保护基金支持伊利湖海上风电作为野生动物的更好替代方案,而不是在俄亥俄州运营的20多个燃煤和天然气发电厂。然而,美国鸟类保护协会和总部位于俄亥俄州的Black Swamp Bird Observatory反对该计划,因为他们认为(pdf)风电场将导致更高的鸟舍和蝙蝠死亡。

国家奥杜邦协会支持增加候鸟监测,以“为整个五大湖区制定风能开发标准(如果有的话)。”根据奥杜邦的说法,需要监测和保护的一个物种是红胸秋沙棠,可以在伊利湖上找到的潜水鸭。

冰测试

高大的涡轮机桅杆能否在冰盖下生存,这取决于两项主要创新:伊利湖是五大湖中最浅的湖泊,每年冬季冰覆盖率平均约为78%,是五个湖泊中最高的。然而,冰的挑战将与波罗的海面临的挑战不同。冷冻海水倾向于悬挂在水线以下,而不是冻结在上面的冷冻淡水。破冰船将在水位塔上安装倒锥形。这个想法是通过从桅杆上方的一个宽阔的喇叭口向下逐渐变细到水线处的狭窄底座,锥体可以使冰流向桅杆,使其向下推开。芬兰Tahkoluoto试验装置的工程师为其表面冰安装了类似的锥体。去年冬天,工程师们正在观察桅杆的作用,但天气温和,几乎没有冰推。

将在破冰船上尝试的第二项创新涉及如何将桅杆连接到湖底。“单斗”是一种吸盘式圆形钢桶,直径56英尺,将形成基础。从驳船下降到底部,空气和水将从空心内部抽出,使杯子被牢固地拉入几米深的湖床。然后自然压力将其固定到位。该过程需要几天而不是安装传统海上涡轮机基础所需的几个月。这种方法已在欧洲深海沿岸水域使用了六次,但专家认为伊利湖的浅度(涡轮机场地60英尺)和较小的波浪作用更适合,因为基础上的压力会更小。将成为每年可能被冰块晃动大约四个月的桅杆的锚。

如果水桶处理伊利湖,可以寻找美国东海岸的风电场。特拉华大学海洋科学与政策学院教授Willett Kempton说,这是因为大西洋大陆架的深度一般位于伊利湖和北海的深处。

价格将优先

在海上建造风力发电场仍然比在陆地上建造风力发电场更昂贵,因此海上生产的电力价格也更高。Block Island一直以每千瓦时(kWh)24.4美分的价格向大陆电网出售电力,这在一般情况下很高 - 但未来的马里兰州项目保证13.2美分。一些欧洲公司将北海的风力发电卖出10美分以下。美国的平均电价约为每千瓦时13美分,但各州的成本相差很大。LEEDCo称其价格将“远低于”布洛克岛的价格,但补充说它目前还不是更具体。

破冰船能否在经济上取得成功可能更像是一个区域性问题。中西部拥有充足的天然气资源和燃煤发电厂,陆上风力涡轮机正从西部流入。这些因素使得中西部地区的电价普遍比东北地区便宜。大湖地区的涡轮机也可能难以竞争。“在伊利湖项目之后,我看不到海上风电的未来发展变化,”密歇根州大谷州立大学工程学教授查尔斯·斯坦里奇说,他研究了密歇根湖的海上风能。Standridge说,陆地涡轮机的开放空间,电池存储的改进和太阳能的增加使得中西部的能源生产现在非常具有竞争力。除非大湖海上风电生产商能够“迅速”降低成本,否则他说,

尽管如此,Icebreaker组织者仍然急于看到事情的发展。“我们真的相信这个小项目会让人们看到淡水湖泊中的可能性”,运营副总裁David Karpinski说。“成本将下降......克利夫兰的企业将看到这一点作为当地经济改变游戏规则的价值。世界各地的人们都想要更清洁,更可靠,更便宜的能源,这个项目将显示出在五大湖区做到这一点的价值。“

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