Гигантская ветровая электростанция в Атлантике может обеспечить энергией весь мир

Фото: Shawn Hempel / Фотодом / Shutterstock
Фото: Shawn Hempel / Фотодом / Shutterstock

Британский эколог и эксперт по технологиям из США с помощью климатической модели установили, что ветряная электростанция в Северной Атлантике размером с Гренландию может обеспечить электричеством всю планету.

Производительность ветряных электростанций зависит от эффективности использования энергии ветра. Ветровой поток, вращая лопасти ветрогенератора, теряет энергию, а значит, скорость. Потоки воздуха, находящиеся выше, передают часть своей энергии ветру, вращающему ветрогенераторы, но, несмотря на это, эффективность работы ветровой фермы, состоящей из нескольких ветрогенераторов, снижается при увеличении их числа. Таким образом, физические свойства атмосферы задают предел выработки электричества, и для крупных ветровых ферм он был ранее определен.

Однако атмосферные процессы над океаном и сушей различаются, и, следовательно, может отличаться процесс переноса энергии к замедленным ветрогенератором воздушным потокам от свободных ветров, двигающихся выше. Ученых также привлекал тот факт, что средняя скорость ветра над океаном на 70% выше, чем над сушей.

Используя модель The Community Earth System Model, включающую данные об атмосферных процессах, океанских течениях и температуре, льдах и углеродном цикле, ученые рассчитали возможный предел выработки ветровой электроэнергии для Северной Атлантики. Минимальное значение этой величины составило 6 Вт/м2, что в четыре раза превышает тот же показатель для суши.

Благодаря тому что над океаном происходит активная передача кинетической энергии (движения) от свободных воздушных течений замедленным ветровым потокам, которые вращают ветрогенераторы на высоте 30—120 метров, ветряные электростанции могут работать здесь более эффективно. Особенности атмосферы над океаном связаны с наличием в Северной Атлантике вихрей, подпитываемых струйным течением, а также с тем, что океан нагревает атмосферу, что особенно ярко проявляется в зимние месяцы.

Расчеты ученых говорят о том, что размещение ветровой фермы размером с Гренландию (2 млн км2) в Северной Атлантике принесет более чем 10 ТВт электроэнергии в год, что покроет потребности в электричестве для всей планеты. Для сравнения: ветровая электростанция такого же размера на суше не сможет обеспечить электричеством даже двух главных мировых энергопотребителей — Китай (4,1 ТВт) и США (2,9 ТВт).

Однако размещение крупных ветровых ферм в Атлантике, по расчетам ученых, скажется на климате. Так, температуры внутри самой фермы в модели были ниже на 2 градуса, тогда как в северных атлантических водах и Баренцевом море температура снизилась на 13 градусов. Ученые подчеркивают необходимость более детальных исследований основных механизмов нисходящего переноса кинетической энергии, а также возможных климатических эффектов и последствий применения ветроэнергетики.

В настоящее время нет ни одной ветряной электростанции, которая была бы установлена в глубоководной акватории и вырабатывала электроэнергию в коммерчески значимых масштабах.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Science of the USA.

Ранее ученые разработали план для почти всех стран мира, по которому теоретически можно перейти на «зеленую» энергетику к 2015 году.

Теги:

Читать еще на Чердаке: