# Сьюзан Гурвенек о будущем энергетики: «Для Net Zero нам нужно в 30 раз больше офшорных ветряков, чем сейчас»

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=DqOzsqT9QNQ
Канал: The Royal Institution
Опубликовано: 24.08.2023

---

Переход к экологически чистой энергии требует не только строительства гигантских турбин, но и глубокого понимания того, что происходит на дне океана. В лекции для The Royal Institution профессор Сьюзан Гурвенек (Susan Gourvenec), эксперт в области морской геотехнической инженерии, объясняет, как инновации в креплении конструкций к морскому дну могут стать решающим фактором в достижении глобальных климатических целей.

## 🌍 Энергетический пазл: почему ветра недостаточно
[[JUMP:00:12]]

Современный мир сталкивается с беспрецедентным ускорением глобального потепления, вызванным антропогенными выбросами парниковых газов. По данным Сьюзан Гурвенек, производство энергии из ископаемого топлива ответственно за 75% всех выбросов парниковых газов и за 92% выбросов углекислого газа [01:04]. Несмотря на развитие технологий, текущий мировой энергетический баланс на 80% зависит от угля, нефти и газа [02:51].

Ситуация осложняется резким неравенством в потреблении:

*   Средний американец за месяц потребляет столько же энергии, сколько средний житель Индии за целый год [02:11].
*   Британец потребляет вдвое больше энергии, чем житель Бразилии [02:25].
*   Топ-10 стран-эмиттеров производят около 2/3 всех мировых выбросов [02:38].

В структуре возобновляемых источников энергии лидирует гидроэнергетика (50%), за ней следует ветер (25%) и солнечная энергия (15%) [04:13]. Однако Гурвенек отмечает, что гидроэнергетика сталкивается с экологическими ограничениями, такими как затопление долин и влияние засух [05:54]. В этом контексте ветер представляется наиболее перспективным и масштабируемым ресурсом для декарбонизации экономики.

## ⚓️ Масштаб вызова: 50 000 турбин для Британии
[[JUMP:08:12]]

Офшорная ветроэнергетика (установка турбин в море) развивается стремительно: с 1991 года установленная мощность выросла до 63 ГВт к концу 2022 года [08:51]. Прогнозы на 2050 год предполагают установку 2000 ГВт по всему миру [09:05]. Великобритания исторически была лидером в этой области, обеспечивая к 2022 году более 40% своих потребностей в электричестве за счет морского ветра [10:24].

Однако амбиции на будущее поражают масштабом:

*   Цель Британии на 2030 год — 50 ГВт (всего через 6,5 лет) [10:37].
*   Цель на 2050 год для полной декарбонизации и поддержки водородной экономики — до 466 ГВт [12:43].
*   Это означает, что Великобритании потребуется около 50 000 офшорных турбин к 2050 году по сравнению с 3 000 установленных сейчас [13:15].

Проблема размещения такого количества конструкций стоит остро. Океан не является пустым пространством: он занят судоходными путями, зонами министерства обороны, морскими охраняемыми территориями и существующей инфраструктурой нефти и газа [13:42]. Геопространственный анализ показывает, что почти половина всего доступного морского пространства Великобритании потребуется для достижения самых амбициозных энергетических целей [14:49].

## 🏗️ Фундаменты и анкеры: что скрыто под водой
[[JUMP:19:03]]

Размер турбин постоянно растет: если в 1991 году их диаметр был невелик, то к 2030 году ожидаются установки с диаметром ротора 250 метров [17:10]. Это связано с физикой: мощность пропорциональна квадрату диаметра ротора и кубу скорости ветра [17:52].

Для удержания этих гигантов используются различные типы фундаментов:

1.  **Гравитационные:** тяжелые бетонные блоки, удерживающие конструкцию за счет своего веса [19:43].
2.  **Монопали:** стальные трубы, забиваемые в дно. Это самый популярный тип (80% всех существующих офшорных ветряков) [20:13].
3.  **Кессоны (Suction caissons):** перевернутые «ведра», которые погружаются в грунт за счет создания вакуума (откачки воды изнутри) [20:39].
4.  **Плитные анкеры:** эффективные системы для плавучих турбин, зарывающиеся глубоко в грунт [20:51].

По словам Гурвенек, для Британии критически важны технологии плавучих ветряков, так как 90% доступных площадей находятся на глубине более 60 метров [27:17].

## ⛓️ Стальной дефицит и инновации в дизайне
[[JUMP:27:17]]

Масштабное строительство требует колоссальных ресурсов. По расчетам Сьюзан Гурвенек, создание анкерных систем для Великобритании к 2050 году может потребовать более 30 миллионов тонн стали [27:57]. Это составит около 20% ежегодного производства стали в стране на протяжении десятилетий, что создаст огромную нагрузку на цепочки поставок, учитывая конкуренцию с автомобильной и строительной отраслями [28:12].

Чтобы снизить потребление материалов, ученые предлагают несколько подходов:

*   **Использование общих анкеров:** один анкер может удерживать сразу три соседние плавучие платформы (система «сот») [30:03].
*   **Устройства снижения нагрузки (LRD):** эластичные вставки в швартовных линиях, которые снижают пиковые нагрузки на анкер на 50% и уменьшают площадь фундамента на 70% [39:02].
*   **Использование искусственного интеллекта:** создание суррогатных моделей на базе нейросетей позволяет оптимизировать дизайн швартовки в тысячи раз быстрее традиционных методов [38:48].

Исследования сложных нагрузок проводятся на геотехнической центрифуге. Это устройство позволяет имитировать 25 лет эксплуатации турбины всего за 24 часа, масштабируя напряжения в грунте [32:28].

## 💪 «Суперсилы» морского дна: как грунт становится прочнее
[[JUMP:40:00]]

Одна из ключевых идей Гурвенек — концепция «целостного геотехнического проектирования» (whole life geotechnical design). Традиционно инженеры рассматривают свойства грунта как константу или учитывают только его ослабление. Однако морское дно обладает способностью к самоусилению.

Механизм «суперсилы» грунта:

1.  При приложении нагрузки вода в порах песка или ила временно мешает частицам плотно прилегать друг к другу [40:00].
2.  Со временем вода уходит, частицы переупаковываются в более плотную структуру, и грунт становится прочнее [40:25].
3.  Циклические нагрузки от волн и ветра заставляют грунт вокруг анкера постоянно уплотняться в течение всего срока службы (25–30 лет) [42:28].

Учет этого эффекта позволяет уменьшить размер анкера на 40%, а в сочетании с устройствами снижения нагрузки — более чем на 50% [42:57]. Это означает, что из того же объема стали можно изготовить в два раза больше анкерных систем.

## 🤖 Роботы-черви и будущее разведки дна
[[JUMP:48:36]]

Для эффективного проектирования нужно знать параметры дна на огромных площадях. Традиционные методы требуют использования огромных судов с экипажем в 40 человек и буровыми вышками, что дорого и медленно [51:57].

Сьюзан Гурвенек и её команда в University of Southampton разрабатывают автономные инструменты нового поколения:

*   **ROBOCONE:** роботизированный зонд с подвижными элементами для измерения параметров грунта прямо на месте [55:44].
*   **NESSIE:** установка, использующая вакуумный кессон для погружения датчиков, работающая с автономных судов без экипажа [56:12].
*   **GEO-IBOT:** «робот-червь», который сбрасывается с небольшого катера, самостоятельно зарывается в дно, может менять направление движения и измерять прочность, жесткость и проницаемость грунта [57:04].

В будущем Гурвенек видит «рои» автономных судов, проводящих геофизическую и геотехническую разведку, а также мониторинг состояния дна после установки турбин [57:56]. По её мнению, именно раскрытие «секретов» морского дна позволит человечеству эффективно использовать энергию ветра и достичь будущего с нулевыми выбросами [59:47].