Του Ανδρέα Καράσαββας
Πολιτικός Μηχανικός στο Τμήμα Ενέργειας της εταιρίας Ramboll στο Λονδίνο, μέλος της ομάδας σχεδιασμού Υπεράκτιων Αιολικών Πάρκων
Η χρήση ορυκτών καυσίμων για παραγωγή ενέργειας, μαζί με την αποψίλωση των δασών, είναι οι κυρίαρχες αιτίες που προσθέτουν τεράστιες ποσότητες αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Οι υψηλές συγκεντρώσεις αυτών των αερίων, οξύνουν το φαινόμενου του θερμοκηπίου, προκαλώντας υπερθέρμανσή του πλανήτη μας, με καταστροφικές συνέπειες στη ζωή στη Γη.
Η Ευρώπη και ιδιαίτερα οι Βόρειες χώρες, οι οποίες έχουν πολύ υψηλό αιολικό δυναμικό, οδηγούσαν μέχρι πρόσφατα την στροφή στη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας έναντι της χρήσης ορυκτών καυσίμων. Προμετωπίδα αυτής της στροφής όσο αφορά τη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, τα τελευταία 15 χρόνια, ήταν η ανάπτυξη και χρήση της απαραίτητης τεχνολογίας και τεχνογνωσίας, για κατασκευή και λειτουργία υπεράκτιων αιολικών πάρκων (ΥΑΠ).
Τα υπεράκτια αιολικά πάρκα παρουσιάζουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι άλλων μορφών παραγωγής ενέργειας και ιδιαίτερα έναντι των αιολικών πάρκων στη στεριά. Οι ταχύτητες του ανέμου στη θάλασσα είναι πολύ μεγαλύτερες και διατηρούνται σταθερές για πολύ μεγαλύτερο διάστημα, η ισχύ παραγωγής ενέργειας (capacity factor) στη θάλασσα είναι περίπου διπλάσια από ότι στη στεριά.
Τα ΥΑΠ δεν καταλαμβάνουν πολύτιμες εκτάσεις γης, και βρισκόμενα μακριά μέσα στη θάλασσα δεν προκαλούν οπτική οχληρία. Μεγαλύτερες σε μέγεθος και παραγωγική ικανότητα ανεμογεννήτριες μπορούν να χρησιμοποιηθούν, αφού ο θόρυβος και η ευκολία εγκατάστασης τους δεν είναι περιοριστικοί παράγοντες. Πρόσφατα ανακοινώθηκε η ανάπτυξη της ισχυρότερης ανεμογεννήτριας στο κόσμο (Haliade-X) που θα αρχίσει να χρησιμοποιείται σε ΥΑΠ τα επόμενα χρόνια, θα έχει ισχύ παραγωγής 12MW και διάμετρο ρότορα ίση με 220μ.
Χρησιμοποιώντας το Ηνωμένο Βασίλειο ως χώρα αναφοράς, που είναι η χώρα με την μεγαλύτερη εγκατεστημένη ισχύ ΥΑΠ στο κόσμο, μπορεί να παρατηρηθεί ότι οι εκπομπές CO2 σε ολόκληρο το κύκλο ζωής των υπεράκτιων αιολικών πάρκων, είναι 47 φορές μικρότερη από τις εκπομπές που παράγονται από ηλεκτροπαραγωγικούς σταθμούς που χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα, και 60 φορές μικρότερη από σταθμούς που χρησιμοποιούν κάρβουνο.
Σύμφωνα με υπολογισμούς του ClimateXChange του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου, η περίοδος που χρειάζεται να λειτουργήσει ένα αιολικό πάρκο μεγέθους 1GW για να αναπληρώσει το CO2 που παράχθηκε για εξόρυξη του μετάλλου, επεξεργασία, κατασκευή και εγκατάστασή του, κυμαίνεται αυτή τη στιγμή από 5 μήνες σε 1 χρόνο. Τα ΥΑΠ έχουν συνήθως διάρκεια ζωής από 20 μέχρι 30 χρόνια, που σημαίνει ότι μετά το πρώτο χρόνο λειτουργίας τους ουσιαστικά οι εκπομπές CO2 είναι μηδαμινές και έχουν να κάνουν κυρίως με εργασίες συντήρησης, επιθεώρησης και εναρμόνισης του δικτύου.
Μέχρι πρόσφατα το κόστος των ΥΑΠ ήταν αρκετά ψηλό σε σύγκριση με άλλες μορφές παραγωγής ενέργειας, με αποτέλεσμα οι διάφορες κυβερνήσεις να χρειάζονταν να επιδοτήσουν μέρος του κόστους για να παρακινήσουν αυτού του είδους τις αναπτύξεις. Οι τελευταίες προσφορές (strike price) για αναπτύξεις σε Αγγλία και Γερμανία έχουν καταδείξει ότι το συνολικό κόστος έχει φτάσει σε τιμές που πλέον δεν χρειάζονται κρατική ενίσχυση και αυτή τη στιγμή κοστίζει λιγότερο από ότι η παραγωγή ενέργειας με χρήση φυσικού αερίου.
Μέχρι πρόσφατα η εγκατάσταση ΥΑΠ περιοριζόταν σε βάθος νερού μέχρι 60μ. με πακτώσεις στο βυθό. Η χρήση πλωτών πλατφόρμων όπως αυτών που θα εγκατασταθούν για πρώτη φορά στο Hywind στη Σκωτία σε βάθος νερού μέχρι 130μ. επεκτείνουν τις δυνατότητες εγκατάστασης σε περιοχές και χώρες που προηγουμένως δεν ήταν εφικτό να εγκαταστήσουν ΥΑΠ λόγω μεγάλου βάθους ή ανομοιόμορφου βυθού.
Υπάρχουν δύο κύριες κατηγορίες θεμελίων που χρησιμοποιούνται σήμερα, με τις οποίες οι ανεμογεννήτριες στα ΥΑΠ σταθεροποιούνται στο βυθό. Το πιο δημοφιλές με ποσοστό 81,5% από όλα τα εγκατεστημένα θεμέλια μέχρι σήμερα, είναι οι μεταλλικοί μονοί υπερμεγέθη πάσσαλοι (Μονοπάσσαλοι) με διαμέτρους από 6μ. μέχρι 10μ., οι οποίοι οδηγούνται κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας σε βάθη από 20μ. μέχρι 50μ. με τη χρήση υδραυλικών σφυριών. Ακολουθούν τα θεμέλια τύπου Jacket με ποσοστό 8%, όπου μια μεταλλική κατασκευή με χωρικό δικτύωμα συνδέει το πύργο της ανεμογεννήτριας με το βυθό, όπου μακριοί πάσσαλοι χρησιμοποιούνται για να το στερεοποιήσουν στο βυθό, σε βάθη από 30μ. μέχρι 70μ. κάτω από τον πυθμένα.
Όσο τα ΥΑΠ μετακινούνται σε πιο βαθιά νερά, τα Jacket θεμέλια θα αυξάνονται, αφού λειτουργούν καλύτερα σε μεγάλα βάθη σε σχέση με τους Μονοπάσσαλους που είναι ιδανικοί για βάθη μέχρι 30μ.
Ένα ΥΑΠ μπορεί να αποτελείται από 20 μέχρι 100 ανεμογεννήτριες. Σε κάθε ξεχωριστή τοποθεσία, λόγω διαφορετικής γεωμορφολογίας του βυθού, διαφορετικού ύψους νερού και διαφορετικών φορτίων από τον άνεμο, τα κύματα και τα ρεύματα, όλα τα θεμέλια σχεδιάζονται ξεχωριστά και έχουν διαφορετικά σχεδιαστικά χαρακτηριστικά.
Το κόστος ανάπτυξης για ένα ΥΑΠ μεγέθους 1GW στο Η.Β. έχει υπολογιστεί από τους BVGassociates γύρω στα €5 δις, με 65-70% του κόστους να πηγαίνει στην ανάπτυξη και εγκατάσταση του έργου, 25-30% για επιθεωρήσεις, συντηρήσεις και λειτουργικά κόστη και ένα 5% για αποσυναρμολόγηση στο τέλος του κύκλου ζωής του.
Προβλέψεις τοποθετούν το τομέα των ΥΑΠ να αναπτύσσεται γύρω στο 24% το χρόνο, για τα επόμενα τουλάχιστον 5 χρόνια, με την υπολογιζόμενη εγκατεστημένη ισχύ από τα 23GW που βρίσκεται σήμερα να φτάνει τα 85GW. Αυτό έχει να κάνει κυρίως με την επέκταση των αναπτύξεων σε χώρες όπως η ΗΠΑ, η Κίνα, η Ιαπωνία και η Ταϊλάνδη στις οποίες το υπεράκτιο αιολικό δυναμικό αντιστοιχεί σε περισσότερο από 70% του παγκόσμιου δυναμικού.
Με τόσο χαμηλές εκπομπές CO2 ανά MW, τα ΥΑΠ θα αποτελέσουν καταλυτικό παράγοντα για την αποτελεσματική στροφή σε πιο πράσινες και αειφόρες μορφές ενέργειας στο άμεσο μέλλον, σε ολόκληρο το πλανήτη.
*Άρθρο που κυκλοφόρησε στη "Ν" Δεκεμβρίου