Vento Offshore - Uma Breve História

Crédito: Usado com permissão de Worldsfairchicago1893.com

© Peterjohn Chisholm / AdobeStock

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Feliz aniversário de 80 anos Maritime Reporter & Engineering News ! Oitenta anos é uma publicação significativa e realização de negócios!
Aniversários sempre causam um olhar para trás. Uma revisão de 80 anos começa em 1939, o encerramento de uma década muito desafiadora, o início dos eventos ainda reverberando hoje. A história mais importante da história está contida nos últimos 80 anos.

A energia dominou cada uma dessas décadas. Considere o uso de energia, digamos, começando depois da Segunda Guerra Mundial, de 1950 a 1975. Havia poder para tudo, de fontes aparentemente infinitas de petróleo, gás e carvão, e a energia nuclear estava de prontidão.
Em seguida, lembre-se de energia de 1975 a 2000. Não tão feliz. Mais chocante - escassez de energia real e custos exorbitantes. Tão chocante: desastres sociais e ambientais que não podiam mais ser deixados de lado, da Exxon Valdez às ruinas das minas até a ilha Three Mile e a poluição urbana.
Agora, pense nos últimos 19 anos. O campo de Bakken. A Bacia Permiana. Extração do oceano em águas profundas. E uma indústria sofisticada pronta para qualquer jogo em qualquer lugar, operando com o máximo de proezas técnicas e científicas.

Mas houve grandes mudanças nos últimos 19 anos. Petróleo e gás e carvão não são mais a história toda. As energias renováveis - solar e eólica - aproximaram-se do centro do palco, onde permanecerão e aumentarão. Por quê? Porque as pessoas gostam de renováveis. Eles não querem sentir culpa pela energia. Ou, mais claramente, culpado pelos impactos da energia, do lodo de carvão à Deepwater Horizon, ao clima, até o monitoramento do combustível nuclear usado por mil anos.

Não se engane, nos próximos 80 anos o mundo tem a sorte de ter quantidades abundantes de petróleo e gás - recuperados e produzidos com responsabilidade, mas que no futuro beberão, e não beberrão, em motores altamente eficientes.

Nos próximos 80 anos, o mundo é duplamente afortunado por ter a chance de integrar a geração de eletricidade a partir de fontes renováveis, mais uma vez, principalmente eólica e solar. Estas não são oportunidades aleatórias e desconectadas. Como todo progresso, essas escolhas são evolutivas, possibilitadas pelas decisões tomadas e o trabalho iniciado, anos atrás.

No espírito de olhar para trás, aqui está uma breve revisão dos ventos marítimos e como o seu desenvolvimento foi acompanhado, simultaneamente, aos 80 anos de sucesso da Maritime Reporter. Comparativamente, o vento no mar é um novato (ok, sem contar a energia eólica para navios e barcos). O primeiro parque eólico offshore comercial foi construído em 1991, na Dinamarca. O primeiro projeto dos EUA em Block Island, RI, em 2016!

Para definir uma linha do tempo dentro de um contexto moderno, esta revisão baseia-se em uma fascinante história de energia eólica desenvolvida pelo Departamento de Energia dos EUA. No lado da terra, a história do DOE começa em 1850, quando a Companhia de Motores de Vento dos EUA foi fundada por Daniel Halladay e John Burnham.
Em 1890, lâminas de aço foram inventadas, levando ao desenvolvimento de um icônico símbolo ocidental.
Lição importante: os desenvolvimentos tecnológicos, então, como agora, são críticos em todos os avanços da energia.

Em 1893, quinze empresas de aerogeradores exibiram energia eólica na Feira Mundial de Chicago. Modelos diferentes, madeira, aço e ferro, foram adaptáveis a localidades e condições específicas.

Depois de 1893, a linha do tempo do DOE salta de 48 anos para 1941, registrando que a maior turbina eólica da época entregou 1,25 megawatts para uma concessionária de Vermont. Mas há uma lição nessa lacuna de quase meio século. As concessionárias de eletricidade da América se desenvolveram rapidamente, mas sem vento. Os sistemas elétricos e as novas demandas colocadas nos sistemas precisavam de energia constante e constante - pense em carvão e energia hidráulica. O vento intermitente era bom para lugares remotos e singulares, mas insuficiente para novas ferrovias urbanas eletrificadas, por exemplo.

Em seguida, a linha do tempo salta por mais 29 anos até 1970. Ela registra: “O preço do petróleo dispara e o mesmo acontece com o interesse e a pesquisa em turbinas eólicas e a energia que elas geram.”

Então, os eventos são acelerados:

- 1978 - O presidente Carter assinou a Lei de Regulamentação de Serviços Públicos, exigindo que as empresas comprem uma certa quantidade de eletricidade a partir de fontes de energia renováveis, incluindo a energia eólica.

- 1980 - Os primeiros parques eólicos em escala de serviços públicos estão instalados na Califórnia.

- 1981 - Os cientistas Larry Viterna e Bob Corrigan da NASA desenvolvem “The Viterna Method”, que se torna o método mais comum usado para prever o desempenho de turbinas eólicas, aumentando a eficiência da produção de turbinas até hoje.

- 1991 - Dinamarca - A Dong Energy (atual Orsted) contratou a Windby, a primeira usina eólica offshore construída em águas entre dois e cinco metros de profundidade. As 11 turbinas de Windby forneceram energia para quase 2200 residências. Ela durou 25 anos, mais do que o esperado, desmantelada em 2017. A Windby foi inestimável como um laboratório de trabalho, ajudando as empresas dinamarquesas a ganhar experiência, tanto tecnicamente quanto aprendendo a exportar esse novo negócio offshore. Talvez a lição mais importante: Windby serviu como uma estação de energia, adicionando e complementando um sistema elétrico em geral.

- 1992 - O presidente Bush assinou a Lei de Política Energética, autorizando um crédito fiscal de produção de 1,5 centavos de dólar por quilowatt / hora de eletricidade gerada por energia eólica e restabelecendo o foco no uso de energia renovável.

- 1993 - O Centro Nacional de Tecnologia Eólica é estabelecido.

- 2011 - Um documento crítico: a Estratégia Nacional Eólica Offshore do DOE, um projeto de parceria com o Departamento do Interior. O objetivo: reduzir o custo da energia por meio do desenvolvimento de tecnologia e reduzir os cronogramas de implantação.

Gary Norton é consultor sênior de tecnologias de energia renovável no Escritório de Tecnologias de Energia Eólica do DOE. Norton foi um autor colaborador da Estratégia de 2011 e da atualização da Estratégia de 2016. Ele foi perguntado: Como está o vento offshore - indo devagar demais ou onde precisamos estar?
"Acho que estamos indo muito bem", respondeu Norton. Ele citou a colaboração interinstitucional como particularmente importante e produtiva, com o DOE concentrando-se em avanços técnicos que reduziriam o custo da energia eólica marítima, enquanto o Gabinete de Gestão de Energia Oceânica (BOEM) trabalharia nas melhores formas de acelerar o complexo processo regulatório. projetos.

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Gary Norton, Assessor Sênior de Tecnologias de Energia Renovável, Departamento de Energia dos EUA, Escritório de Eficiência Energética e Energia Renovável, Escritório de Tecnologias de Energia Eólica / Escritório de Tecnologias de Energia Hídrica

Norton disse que as projeções originais na Estratégia de 2011 eram "bem ambiciosas". Agora, no entanto, "as coisas estão realmente decolando em muitos estados com muitos desenvolvedores de projetos e apoio financeiro comprometido". Quando esse trabalho começou, ele observou, a incerteza dominou. "Agora está acontecendo", disse ele, referindo-se, por exemplo, aos enormes aumentos nas avaliações dos sites. "Em Massachusetts", apontou Norton, "as recentes ofertas de locação da área de energia eólica BOEM saltaram para US $ 135 milhões, acima dos US $ 42 milhões alguns anos antes e apenas US $ 1,5 milhão em uma rodada anterior de licitação".

Outro resultado crítico da Estratégia: o Consórcio Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento, atualmente composto pela maioria dos grandes desenvolvedores de energia eólica offshore e quatro agências estaduais da costa do Atlântico, de Massachusetts à Virgínia. Em 2018, o DOE escolheu a Autoridade de Pesquisa e Desenvolvimento de Energia do Estado de Nova York (NYERDA) como administrador do consórcio. O DOE contribuiu com US $ 20,5 milhões para projetos de P & D solicitados competitivamente, e a NYSERDA igualou essa quantia.

Finalmente, Norton enfatizou a importância das análises econômicas do DOE relativas à energia eólica offshore e como ela pode se encaixar melhor no mercado global de energia, maximizando seu valor. Também é crítico: a reavaliação emergente e crescente de muitos portos da costa leste, enquanto se preparam e se posicionam para desempenhar papéis de liderança na logística marítima necessária para construir uma indústria de energia totalmente nova.

2013 - Um projeto crítico: construção da primeira turbina eólica offshore flutuante conectada à rede. Esta foi uma parceria do DOE com a Universidade do Maine, implantando uma turbina eólica de plataforma flutuante de compósito de concreto de 20 kw de escala 1: 8 - a primeira no mundo. Este projeto informará o projeto e a construção de duas turbinas eólicas offshore flutuantes em larga escala, com obras em andamento até 2021. O projeto utiliza a tecnologia de plataforma VolturnUS patenteada, um casco de concreto flutuante que pode suportar turbinas eólicas em profundidades de água de 45 metros ou mais (recorde a profundidade de 2 a 5 metros do Windby).

Habib Dagher, PhD, PE é o Diretor Executivo do Centro de Estruturas Avançadas e Compósitos da University of Maine.
Dagher explicou que o Maine foi atingido por altos custos de energia. O interesse inicial do Maine pelo vento marítimo começou com uma grande questão: quanto de energia precisamos para tudo, desde bombas de calor até veículos elétricos? No Maine, a energia eólica offshore tem um potencial estimado de 160 gigawatts. Dagher disse que todo o estado usa cerca de 2,4 GW. Apenas 3% da energia eólica oceânica potencial atenderia a todas as necessidades de ME!

A água profunda, no entanto, evita turbinas de fundo fixo. Daí a pesquisa em tecnologia flutuante. A UofM concentrou-se em problemas fundamentais: estabilidade, tempestades, design. Dagher disse que o modelo reduzido passou em todos os testes, desde a interconexão da rede até a resistência de 500 anos.
Mas a maior recompensa? Modelagem. Dagher disse que os modelos de energia da UofM permitirão avaliações e avaliações mais fáceis, mais rápidas e mais precisas para combinar o local do projeto com equipamentos, materiais e posicionamento. Tudo isso significa energia mais barata do vento marítimo.

- 2016 - O Parque Eólico Block Island em Rhode Island inicia o primeiro projeto eólico offshore comercial nos EUA. É relativamente pequeno - 30 megawatts, um projeto desenvolvido pela Deepwater Wind.

- 2018 - Relatórios do DOE (dados de 2017) de que os EUA têm um total de 25.434 MW de energia eólica offshore na tubulação, com projetos em desenvolvimento em Nova York, Nova Jersey, Massachusetts e Virgínia.

Globalmente, (dados de 2017) foram encomendados 3.387 MW de capacidade eólica offshore, resultando em uma capacidade global instalada acumulada de 16,3 GW. O Reino Unido é o maior mercado eólico offshore com 5.824 MW de capacidade instalada acumulada, seguido pela Alemanha (4.667 MW), China (1.823 MW), Dinamarca (1.399 MW) e Holanda (1.124 MW).

O DOE informa que, globalmente, os preços dos leilões continuam a cair. Em 2017, os desenvolvedores colocaram quatro propostas que foram denominadas como "zero subsídio".