# Сьюзан Гурвенек: «Секретные суперспособности морского дна помогут достичь Net Zero» Источник: https://www.youtube.com/watch?v=DqOzsqT9QNQ Канал: The Royal Institution Опубликовано: 24.08.2023 --- Сьюзан Гурвенек, эксперт в области геотехники из Саутгемптонского университета, в своей лекции в The Royal Institution раскрывает ключевую роль морского дна в переходе к «зеленой» энергетике. Она объясняет, как инновационные методы крепления ветряных турбин и понимание физики грунтов помогут человечеству достичь углеродной нейтральности. ## 🌍 Энергетический пазл и глобальный контекст [[JUMP:00:00]] Человечество находится в критической точке: производство энергии из ископаемого топлива ответственно за 75% антропогенных выбросов парниковых газов и 92% выбросов углекислого газа [01:04]. Сьюзан Гурвенек подчеркивает, что потребление энергии распределено крайне неравномерно: средний американец за месяц тратит столько же энергии, сколько средний индиец за целый год [02:11]. На долю 10 крупнейших стран-эмитентов приходится около 2/3 глобальных выбросов [02:25]. Текущий мировой энергетический баланс на 80% зависит от ископаемого топлива (уголь, нефть, газ) [02:51]. Несмотря на рост популярности возобновляемых источников, их доля в конечном энергопотреблении большинства стран остается ниже 10% [03:32]. Среди «зеленых» технологий лидирует гидроэнергетика (50%), за ней следуют ветер (25%) и солнце (15%) [04:01]. Однако, по мнению эксперта, гидроэнергетика сталкивается с серьезными экологическими вызовами: * Затопление долин и изменение экосистем [05:39]. * Вынужденное перемещение местных сообществ. * Уязвимость перед засухами, снижающими уровень воды в резервуарах [05:54]. В этом контексте ветер представляется Сьюзан Гурвенек более надежным и обильным ресурсом для декарбонизации экономики [06:09]. ## 💨 Почему будущее за офшорным ветром [[JUMP:08:12]] Офшорная ветроэнергетика (установка турбин в море) переживает стремительный рост: за последние два десятилетия ее мощности увеличились в 40 раз [08:12]. К концу прошлого года установленная мощность достигла 63 ГВт, но прогнозы на 2050 год амбициозны — 2000 ГВт [08:51]. Преимущества размещения турбин в море объясняются физикой: мощность ветра ($P$) пропорциональна квадрату диаметра ротора ($D^2$) и кубу скорости ветра ($v^3$) [17:39]. Сьюзан Гурвенек отмечает, что в море ветер стабильнее и сильнее. Увеличение диаметра лопастей на 40% (при переходе с суши в море) может привести к трехкратному росту выходной мощности [18:33]. Великобритания является мировым лидером в этой области: к 2022 году офшорный ветер обеспечивал уже более 40% потребностей британских домохозяйств в электричестве (против 4% в 2011 году) [10:24]. Государственные планы предполагают достижение мощности в 50 ГВт к 2030 году и до 466 ГВт к 2050 году с учетом развития водородной экономики [10:37]. По расчетам Сьюзан Гурвенек, для достижения этих целей потребуется: * Установить около 50 000 офшорных турбин только в Великобритании (сейчас их около 3000) [13:15]. * В глобальном масштабе — около 200 000 турбин [15:28]. ## 🏗️ Проблема «тесноты» и глубоких вод [[JUMP:13:28]] Океан только кажется пустым. Сьюзан Гурвенек указывает на высокую конкуренцию за морское пространство: судоходные пути, существующая инфраструктура добычи нефти и газа, запретные зоны министерства обороны и охраняемые морские территории [13:42]. Исследования показывают, что около половины доступного пространства вокруг Великобритании уже задействовано или зарезервировано. При этом подавляющая часть оставшегося свободного места находится на глубинах более 60 метров [15:02]. На таких глубинах традиционные фиксированные фундаменты становятся экономически невыгодными, что требует перехода к плавучим технологиям [17:31]. ## ⚓ Секретные «суперспособности» морского дна [[JUMP:19:03]] Выбор типа фундамента критически важен для устойчивости турбин. Сьюзан Гурвенек выделяет несколько основных архитектур: 1. **Гравитационные фундаменты** — тяжелые бетонные блоки, удерживающие конструкцию своим весом [19:43]. 2. **Монопаи (Monopiles)** — стальные трубы, вбиваемые в дно. Это самый популярный тип (80% рынка) [20:13]. 3. **Вакуумные кессоны (Suction caissons)** — перевернутые «стаканы», которые погружаются в грунт за счет создания вакуума [20:26]. 4. **Плитные анкеры** — наиболее эффективные системы для плавучих турбин [20:51]. По оценкам эксперта, к 2050 году только Великобритании может потребоваться более 30 миллионов тонн стали для анкеров и швартовых линий [27:57]. Это составит около 20% ежегодного производства стали в стране, что создаст огромную нагрузку на цепочки поставок [28:12]. Для решения этой проблемы Сьюзан Гурвенек предлагает использовать «суперспособности» самого грунта: * **Упрочнение со временем:** Когда на грунт ложится нагрузка, вода из его пор постепенно выдавливается, частицы переупаковываются, и морское дно становится плотнее и сильнее [40:12]. * **Циклическое упрочнение:** Под воздействием переменной нагрузки от волн и ветра грунт над анкером продолжает уплотняться в течение всего срока службы (25 лет), становясь все прочнее [42:28]. * **Динамическая емкость:** Во время экстремальных штормов грунт способен кратковременно сопротивляться нагрузкам на 50% эффективнее, чем в статике [48:22]. Использование этих эффектов позволяет проектировать анкеры меньшего размера (экономия стали до 40-50%) при сохранении надежности [42:57]. ## 🤖 Искусственный интеллект и роботы-исследователи [[JUMP:36:08]] Для оптимизации систем крепления Сьюзан Гурвенек и ее команда используют современные цифровые инструменты: * **ИИ-суррогатные модели:** Обученные на десятках тысяч симуляций, нейросети позволяют за секунды находить оптимальную конфигурацию швартовки, сокращая натяжение на 50% и уменьшая «футпринт» фундамента на 70% [39:02]. * **Геотехническая центрифуга:** Устройство, которое имитирует работу фундамента в масштабе 1:100. Это своеобразная «машина времени»: 25 лет эксплуатации турбины в реальных условиях можно смоделировать всего за 24 часа [32:28]. Также эксперт подчеркивает необходимость инноваций в методах обследования морского дна. Традиционные суда для бурения скважин огромны, дороги и потребляют много топлива [51:04]. Команда Саутгемптона разрабатывает автономные решения: 1. **NESSIE** — устройство, которое можно спускать с беспилотных судов для зондирования дна с помощью вакуумных систем [56:12]. 2. **GEO-IBOT** — автономный робот, который «ввинчивается» в грунт подобно червю, измеряя прочность, жесткость и проницаемость на месте [57:16]. Сьюзан Гурвенек верит, что в будущем обследование морского дна будет проводить «рой» автономных аппаратов, что сделает зеленую энергию доступнее и дешевле [57:56].