Автор: Морская ветроэнергетика, которая предполагает строительство гигантских ветряных турбин в океане, выбрана в качестве магистрального пути развития японской углеродной нейтральности. Остается «малое» – получить фундаментальные знания о самом ветре.
Теруо Осава, профессор Высшей школы морских наук Университета Кобе создает высокоточные карты, отображающие скорость ветра, и другую информацию, которую он размещает в Интернете, чтобы найти подходящие места для установки ветряных турбин.
По его расчетам, стандартом рентабельности морской ветроэнергетической установки является среднегодовая скорость ветра не менее 7 метров в секунду.
Если этот показатель снижается на 10 процентов, то количество энергии, из которой вырабатывается электричество, сокращается почти на 30 процентов.
Понятно, что с учетом сложности проведения реальных измерений на большом удалении от моря, математическое моделирование имеет решающее значение.
Любопытно, что во время учебы за границей, в Европе, Теруо Осава, в свой выходной поехал на побережье и был поражен видом ветряных турбин, расположенных в непосредственной близости.
Естественным образом он задумался о японском потенциале ветроэнергетики.
В студенческие годы все свое время Теруо Осава посвятил изучению процессов формирования проливных дождей и тайфунов, а после того, как поступил на работу в Университет Гифу в 2000 году, научный руководитель лаборатории познакомил его с аспектами ветроэнергетики.
После аварии на атомной электростанции “Фукусима-Дайити” в 2011 году, вызванная мощным землетрясением и цунами, в Японии возрос интерес к возобновляемым источникам энергии.
Соответственно, в 2015 году Министерство экономики, торговли и промышленности запустило общенациональный проект по прогнозированию океанских ветров и составлению их карт, а также информации о глубине воды и правах на рыболовство.
Для ученого Теруо Осава открылось обширное поле деятельности.
Информация о ветрах на высоте нескольких десятков метров над уровнем моря, где расположены лопасти турбин, крайне необходима для составления подробных карт.
Применительно к Японии, сложность формирования ветровых потоков в районах, расположенных вблизи суши, усиливается из-за наличия гор.
И все же, основываясь на том, чему он научился в Европе, профессор Осава методом проб и ошибок до определенной степени нашел способы минимизировать погрешность между расчетными и фактическими значениями, чтобы оптимизировать основные данные для своих расчетов.
В итоге, данные о температуре, давлении, влажности и ветре, полученные от Японского метеорологического агентства, были объединены с данными о температуре поверхности моря, разработанными Университетом Кобе, и рассчитаны с помощью суперкомпьютера в течение шести месяцев.
Наконец в 2017 году была составлена карта морских ветровых условий под названием “NeoWins”, которая была размещена в Интернете.
На карте поверхность океана вокруг Японии показана различными цветами, такими как желтый, красный и персиковый, для обозначения уровней скорости ветра.
По прогнозам, прибрежные районы будут иметь длину и ширину до 500 метров.
Была достигнута высокая точность при погрешности среднегодовой скорости ветра всего в 5 процентов по сравнению с фактическими измерениями.
«Вместе с тем, в последние годы ветряные турбины стали достигать 250 метров в высоту, что ставит под сомнение целесообразность инвестиций в эти огромные сооружения», считает профессор Осава.
«Вместе с тем, без расширения использования возобновляемых источников энергии, земля может погибнуть», уверен.
Быстрое глобальное потепление уже сейчас вызывают наводнения, засухи и нехватку продовольствия.
Правительство Японии это также осознает и не оставляет отрасль морской ветроэнергетики без поддержки.