อุตสาหกรรม

แพลตฟอร์มลอยน้ำอนาคตที่สดใสสำหรับพลังงานหมุนเวียนนอกชายฝั่ง?

แพลตฟอร์มลอยน้ำอนาคตที่สดใสสำหรับพลังงานหมุนเวียนนอกชายฝั่ง?

กังหันลมลอยน้ำ Windfloat ต้นแบบที่ Agucadora โปรตุเกส [แหล่งรูปภาพ: Wikimedia Commons]

บริษัท ด้านพลังงานแสงอาทิตย์เช่น Kyocera ของญี่ปุ่นกำลังสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ใหม่บนแพลตฟอร์มลอยน้ำที่ติดตั้งบนทะเลสาบและอ่างเก็บน้ำเพิ่มมากขึ้นตามที่รายงานเกี่ยวกับวิศวกรรมที่น่าสนใจโดย Trevor English Kyocera มีสามคนที่ดำเนินการอยู่แล้วและกำลังเตรียมโครงการขนาดใหญ่ใหม่สำหรับการใช้งานในอ่างเก็บน้ำหลังเขื่อน Yamakura ห่างจากโตเกียวไปทางตะวันออก 32 กิโลเมตร

ดังที่ Trevor English อธิบายนอกเหนือจากการผลิตกระแสไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบลอยตัวยังช่วยทำให้แผงควบคุมเย็นลงซึ่งจะทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นและยังบังแดดและทำให้น้ำเย็นลงซึ่งจะช่วยป้องกันหรือ จำกัด การแพร่กระจายของการเติบโตของสาหร่ายที่อาจเป็นอันตราย โครงการเหล่านี้ยังช่วยชะลออัตราการระเหยจากน้ำซึ่งจะช่วยรักษาระดับน้ำในช่วงฤดูร้อนที่ร้อนมากขึ้น

ชาวญี่ปุ่นไม่ใช่คนเดียวที่เริ่มใช้พลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำ ในปี 2014 อินเดียได้สร้างพลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำ 50 เมกะวัตต์ครอบคลุมพื้นที่ 1.27 ล้านตารางเมตรและยังได้เริ่มใช้โครงการขนาดเล็กที่คล้ายคลึงกันในคลองต่างๆภายในรัฐคุชราต สิงคโปร์ก็เข้ามาในเกมนี้เช่นกัน

เหตุผลเบื้องหลังโครงการเหล่านี้เหมือนกันมากหรือน้อย - ขาดพื้นที่ในการปรับใช้พลังงานแสงอาทิตย์ภาคพื้นดินแบบเดิม อย่างไรก็ตามหลักการของแท่นลอยไม่ จำกัด เฉพาะแสงอาทิตย์ แท้จริงแล้วภาคพลังงานลมทั่วโลกได้ใช้งานฟาร์มกังหันลมลอยน้ำมาหลายปีแล้วเทคโนโลยีนี้ยังเหมาะกับโครงการพลังงานทางทะเลและยังมีการออกแบบไฮบริดที่แยบยลหลายอย่างที่ 'ลอยไปมา' ซึ่งเกี่ยวข้องกับวิธีการหลายเทคโนโลยีเช่นลม และแสงอาทิตย์

ก่อนที่จะมีการปรากฏตัวล่าสุดของโครงการโซลาร์ลอยน้ำเหล่านี้ส่วนใหญ่จะใช้แพลตฟอร์มลอยน้ำในการรวบรวมข้อมูลเพื่อลดค่าใช้จ่าย ตัวอย่างเช่นในปี 2014 บริษัท Nass & Wind Offshore ของฝรั่งเศสได้ติดตั้งแท่นลอยน้ำขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 เมตรซึ่งรวมเครื่องมือวัดต่างๆเพื่อรวบรวมข้อมูลความเร็วลมและสภาพน้ำทะเลนอกชายฝั่งบริตตานี ในเวลาเดียวกัน Mainstream Renewable Power ได้ติดตั้งอุปกรณ์วัดลม LiDAR เชิงพาณิชย์เครื่องแรกของ North Sea ที่ Narec Offshore Anemometry and Research Platform นอกชายฝั่ง Northumberland

ระบบรวบรวมข้อมูลลอยตัว FLS200 ซึ่งใช้ LiDAR ซึ่งพัฒนาโดย Eolos Solutions [แหล่งรูปภาพ: Eolos]

กังหันลมลอยน้ำไม่ใช่เรื่องใหม่อย่างแน่นอน แต่ยังอยู่ในช่วงวัยเด็กซึ่งส่วนใหญ่ จำกัด เฉพาะโครงการสาธิตต่างๆ แนวคิดนี้มีมาตั้งแต่อย่างน้อยปี 2549 เมื่อนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) และห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (NREL) ได้ออกแบบกังหันดังกล่าวด้วยสายเหล็กที่ยึดมุมของแท่นไปยังก้นทะเล ญี่ปุ่นเป็นผู้นำในปี 2552 โดยมีโครงการสาธิตที่ติดตั้งนอกชายฝั่งนอร์เวย์และอีกแห่งนอกชายฝั่งโปรตุเกสในปี 2554 ปัจจุบันญี่ปุ่นมีโครงการพลังงานลมนอกชายฝั่งสามโครงการที่ดำเนินการอยู่รวมถึงสถานีย่อยลอยน้ำแห่งแรกของโลก มีโครงการสาธิตเพิ่มเติมในท่อ

สหรัฐฯกำลังดำเนินการตามแผนพัฒนาอาร์เรย์กังหันลอยน้ำก่อนการค้านอกชายฝั่งแปซิฟิกตะวันตก สามประเทศในยุโรปที่เกี่ยวข้องกับการลอยตัวของลมนอกชายฝั่งมากที่สุด ได้แก่ ฝรั่งเศสโปรตุเกสและสกอตแลนด์

ในเดือนมิถุนายน 2558 สถาบันเทคโนโลยีพลังงาน (ETI) ระบุว่าลมนอกชายฝั่งที่ลอยอยู่เป็นหนึ่งในตัวเลือกเทคโนโลยีชั้นนำสำหรับการลดคาร์บอนในระบบพลังงานของสหราชอาณาจักรโดยให้กำลังการผลิตลมนอกชายฝั่งประมาณ 8-16 GW

ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งลอยน้ำอาจมีประโยชน์หลายอย่างเหนือกว่าญาติทั่วไปของพวกเขา สำหรับการเริ่มต้นฟาร์มกังหันลมใด ๆ ที่ติดตั้งในน้ำลึกจะอยู่ห่างจากพื้นที่ชายฝั่งซึ่งจะช่วยลดการต่อต้านการพัฒนาของพวกเขา นอกจากนี้ยังสามารถใช้ประโยชน์จากลมแรงที่ไกลออกไปในทะเลซึ่งโดยปกติจะอยู่ห่างจากชายฝั่ง 30 ถึง 100 ไมล์ซึ่งจะทำให้เกิดพลังงานมากขึ้น อย่างไรก็ตามโครงการน้ำลึกทั่วไปมีราคาแพงส่วนใหญ่เป็นเพราะต้นทุนของฐานราก แพลตฟอร์มลมนอกชายฝั่งที่ลอยอยู่จะหลีกเลี่ยงสิ่งนี้ นอกจากนี้แทนที่จะสร้างในสถานที่สามารถประกอบบนบกและลากจูงออกไปในทะเลได้ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการก่อสร้างโดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับข้อกำหนดสำหรับเรือติดตั้งลิฟท์หนัก

ตลาดลมนอกชายฝั่งที่หันมามองแนวทางของแพลตฟอร์มลอยน้ำมากขึ้น ได้แก่ ญี่ปุ่นสหรัฐอเมริกาและหลายประเทศในยุโรปรวมถึงสหราชอาณาจักร เป็นไปได้ว่าลมที่ลอยอยู่นอกชายฝั่งสามารถใช้ได้กับทะเลเมดิเตอร์เรเนียนและชายฝั่งมหาสมุทรแอตแลนติกโดยเฉพาะ น่าเสียดายที่เทคโนโลยีนี้ยังอยู่ในช่วงวัยเด็กจึงยังไม่ได้แสดงให้เห็นอย่างเต็มที่ในวงกว้าง ปัจจุบันมีโครงการลมนอกชายฝั่งกว่าสามสิบโครงการที่อยู่ระหว่างการพัฒนาทั่วโลก แต่ในจำนวนนี้มีเพียงห้าโครงการเท่านั้นที่ได้รับการสาธิตเต็มขนาด (เกิน 1 เมกะวัตต์)

เช่นเดียวกับเทคโนโลยีตั้งไข่อื่น ๆ การพัฒนาศักยภาพอย่างเต็มที่จะต้องได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาล หากมีการระบุไว้การคาดการณ์ค่าใช้จ่ายจำนวนหนึ่งระบุว่าลมนอกชายฝั่งที่ลอยอยู่สามารถเข้าถึงความเท่าเทียมกันของต้นทุนกับลมนอกชายฝั่งแบบคงที่ในบางจุดในช่วงปี 2020 โดยมีต้นทุนพลังงานที่ปรับระดับ (LCOE) อยู่ที่ 85-95 ปอนด์ต่อ MWh สำหรับโครงการขนาดใหญ่เชิงพาณิชย์ การลดต้นทุนเพิ่มเติมสามารถทำได้เมื่อเวลาผ่านไป

อีกเทคโนโลยีหนึ่งที่ใช้กับแพลตฟอร์มลอยน้ำคือพลังงานความร้อน เมื่อไม่นานมานี้ บริษัท ผู้ให้บริการระดับมืออาชีพ Bureau Veritas (BV) ได้ให้การอนุมัติในหลักการ (AiP) สำหรับแพลตฟอร์มลอยน้ำใหม่ขนาด 6,700 ตันสี่ชั้น 1 เมกะวัตต์ที่เรียกว่า Ocean Thermal Energy Converter (OTEC) ซึ่งจะสามารถสร้างพลังงานจากความร้อน ในมหาสมุทร

เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาโดย Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering (KRISO) แม้ว่าหลักการดังกล่าวจะได้รับการกล่าวถึงมาหลายปีแล้วโดยได้รับการเปิดเผยครั้งแรกในทศวรรษที่ 1880 ก่อนที่จะมีการเปิดตัวโครงการใหม่ของเกาหลีนี้อุปกรณ์ OTEC เพียงเครื่องเดียวที่ดำเนินการอยู่นั้นได้รับการดูแลโดยมหาวิทยาลัยซากะในญี่ปุ่น จากข้อมูลของ Pelc และ Fujita (2000) สามารถสร้างพลังงานได้ถึง 88,000 เทราวัตต์ชั่วโมงต่อปีโดยไม่ส่งผลกระทบต่อโครงสร้างความร้อนของมหาสมุทรที่อุปกรณ์เหล่านี้ใช้งานอยู่ อุปกรณ์ต่างๆสามารถผลิตน้ำเย็นเป็นผลพลอยได้ซึ่งสามารถใช้สำหรับเครื่องปรับอากาศและเครื่องทำความเย็น ญี่ปุ่นเป็นประเทศสำคัญที่มีส่วนร่วมในการพัฒนา OTEC ตั้งแต่ประมาณปี 1970 เมื่อ บริษัท Tokyo Electric Power ได้สร้างโครงการ OTEC นอกเกาะนาอูรู สหรัฐฯยังได้พัฒนาโครงการ OTEC โดยเฉพาะนอกชายฝั่งฮาวายและอินเดียได้ทดสอบอุปกรณ์นำร่องใกล้รัฐทมิฬนาฑูในปี 2545

ดูเพิ่มเติม: การขนส่งลมนอกชายฝั่ง: เรือที่ใช้ในการติดตั้งลมนอกชายฝั่ง

อุปกรณ์ OTEC ใหม่จะสามารถทำงานได้ตลอดเวลา ใช้ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างน้ำเย็นที่ระดับความลึกและน้ำอุ่นใกล้พื้นผิวเพื่อสร้างพลังงานผ่านวงปิดของของเหลวที่ใช้งานได้ สิ่งนี้กลายเป็นไอขับเทอร์โบอัลเทอร์เนเตอร์ซึ่งสร้างพลังงาน จากนั้นจะควบแน่นและหมุนเวียนผ่านระบบ

ในขั้นต้น OTEC จะถูกส่งออกไปนอกชายฝั่ง South Tarawa ในมหาสมุทรแปซิฟิกตอนใต้ในน้ำลึก 1,300 เมตร หากโครงการประสบความสำเร็จจะได้รับการปรับขนาดเพื่อผลิตอุปกรณ์ขนาดเชิงพาณิชย์ 100 เมกะวัตต์

หากเทคโนโลยีสามารถแสดงให้เห็นได้อย่างประสบความสำเร็จและรัฐบาลยินดีที่จะสนับสนุนในระหว่างการพัฒนาพลังงานหมุนเวียนแบบลอยตัวก็มีอนาคตที่สดใส หลายเสียงในภาคส่วนต่างมองโลกในแง่ดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งล่าสุดศาสตราจารย์คาร์ลรอสจากมหาวิทยาลัยพอร์ทสมั ธ ผู้ซึ่งเมื่อต้นปีนี้แนะนำว่าในอนาคตจะได้เห็นเกาะลอยน้ำที่ผสมผสานเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ลมและพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงทำให้เกิดพลังงานได้ไกลออกไป พวกเขาจะได้รับการต่อต้านจากการต่อต้านในเรื่องเสียงรบกวนและความไม่น่าดูและยังสามารถจัดหาที่อยู่อาศัยให้กับชุมชนเล็ก ๆ เกาะเหล่านี้จะยึดติดกับก้นทะเลด้วยเสาท่อและสามารถรองรับกังหันลมที่มีแผงโซลาร์เซลล์ปกคลุมพื้นผิวและอุปกรณ์พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงอยู่ข้างใต้ พื้นที่ที่เหมาะสมสำหรับการปรับใช้อาจรวมถึงทะเลเหนือนอกชายฝั่งตะวันตกของสกอตแลนด์และอาจเป็นช่องเปิดของช่องแคบอังกฤษ

นี่เป็นวิสัยทัศน์ที่น่าสนใจทีเดียว แต่ไม่ต้องสงสัยเลยว่าพลังงานหมุนเวียนแบบลอยตัวเป็นเทคโนโลยีที่น่าตื่นเต้นและมีศักยภาพมากมายในการเปลี่ยนแปลงระบบพลังงานโลกหากสามารถพัฒนาและนำไปสู่เชิงพาณิชย์ได้สำเร็จ


ดูวิดีโอ: ระบบผลตไฟฟาในประเทศไทย - โรงไฟฟาพลงนำ (ตุลาคม 2021).