По мнению исследователей из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США (NREL), которые смоделировали развертывание этого формирующегося энергетического сектора США с новой глубиной и детализацией, до 20% региональных потребностей в электроэнергии вдоль Атлантического побережья могут удовлетворяться морскими ветряными электростанциями к 2050 году.
Исследователи, проводившие анализ, рассмотрели множество сценариев, чтобы более четко понять, как один возобновляемый ресурс может повлиять на достижение цели страны по декарбонизации энергосистемы. По их словам, нынешняя роль оффшорной ветроэнергетики в Соединенных Штатах недостаточно изучена.
Исследователи обнаружили, что морская ветроэнергетика может вырабатывать до 8% электроэнергии в стране к 2050 году, но это использование может варьироваться в широких пределах – от 30 до 250 гигаватт, в зависимости от того, как будут развиваться различные факторы, связанные с энергосистемой, в ближайшие десятилетия.
Анализ, озаглавленный “Расширенные сценарии моделирования для понимания роли морского ветра в обезуглероживании Соединенных Штатов”, опубликован в журнале Nature Energy.
Соавторы NREL Филипп Бейтер, Трие Май и Мэтт Моуэрс сотрудничали с Джоном Бистлайном из независимого некоммерческого института исследований и разработок в области энергетики EPRI для изучения широкого спектра сценариев, связанных с политикой, затратами на технологии, передачей и размещением.
Авторы используют модель расширения мощностей и обнаруживают, что высокие уровни использования морской ветроэнергетики наиболее вероятны в сценариях, где существует сочетание строгой политики декарбонизации, низких затрат на технологии, меньшего количества вариантов размещения береговых возобновляемых источников энергии и ограниченной межрегиональной передачи. Например, основной сценарий исследования рассматривает строгие правила зонирования для береговых ветряных и солнечных панелей, которые расширяют рыночный потенциал оффшорной ветроэнергетики.
“Мы представляем местоположение, энергоснабжение и передачу энергии с высоким пространственным и временным разрешением, – сказал ведущий автор Бейтер, – что позволяет нам исследовать ряд путей декарбонизации и будущую роль морской ветроэнергетики”.
Принимая во внимание различные условия, исследователи могут более полно учитывать растущее число и серьезность компромиссов, возникающих при сценариях декарбонизации. Результаты анализа иллюстрируют, как ограничения влияют на развертывание, и могут привести к различным выводам.
Во многих из изученных сценариев использование морской ветроэнергетики ограничено уровнем, определенным текущими обязательствами государства, при этом солнечная фотоэлектрика и береговая ветроэнергетика удовлетворят большую часть нового спроса на электроэнергию до 2050 года. Количество энергии, получаемой за счет ядерной энергетики, гидроэнергетики и ископаемого топлива, относительно постоянно во всех сценариях, при этом производство ископаемого топлива ограничено предельным уровнем выбросов, если только технология улавливания и связывания углерода не доступна и экономически жизнеспособна.
Согласно основному сценарию исследования с высоким ростом нагрузки и электрификацией, к 2050 году мощность морской ветроэнергетики составит 133 гигаватта. Для сравнения, установленные наземные ветряные электростанции, разбросанные по всей территории Соединенных Штатов, сегодня имеют общую мощность около 141 гигаватта и производят 10% электроэнергии в стране.
“Для источников нового поколения, таких как морской ветер, особенно важно определить типы условий, при которых они могут быть жизнеспособны в разных частях страны”, – сказал Мэй.
В Соединенных Штатах в настоящее время эксплуатируются только две небольшие морские ветряные электростанции у берегов Род-Айленда и Вирджинии, но вдоль Атлантического и Тихоокеанского побережий предлагается построить гораздо больше. Первая в США крупномасштабная морская ветроэлектростанция планируемой установленной мощностью 800 мегаватт может начать вырабатывать электроэнергию уже этой осенью у берегов Массачусетса.
Исследователи отметили, что высокая неопределенность относительно будущих путей декарбонизации также повышает необходимость большей координации между местными, государственными и федеральными властями в энергетическом секторе и планировании инфраструктуры морской ветроэнергетики.
“Наше исследование выявляет несколько ограничений, которые, если их не устранить, могут привести к совершенно иным перспективам для морской ветроэнергетики США”, — сказал Бейтер. “Тем не менее, многие неотъемлемые ограничения моделирования энергетических систем остаются и требуют тщательной интерпретации и представления”.