The need of energy transition from fossil fuels to renewable sources, in order for greenhouse gas emissions to be minimized, is in the epicenter of environmental discussions during recent years. However, the limited land-space, as well as the huge potentials of the oceans for energy harnessing, are shifting the interest towards the use of sea-space for production of renewable energy. This interest mainly focuses offshore, due to limitations in nearshore areas and to the greater potentials, renewable energy sources’ present offshore.

The cost of offshore energy production is currently high, though, while mainly wind turbines are used for offshore renewable energy production. How can we create a renewable energy offshore system which is cost-effective, while at the same time it can exploit additional sources and assist in reduction of greenhouse gases? This dissertation tries to give answers to the following questions: how can the capital and operational cost of offshore renewable energy harvesting devices be reduced, how can infrastructure-sharing assist towards this goal, how can operating oil & gas platforms offshore currently be benefited from offshore renewable energy, how can old infrastructure from offshore oil & gas sector be repurposed for cost reduction, how can more offshore renewable energy sources be incorporated into the system for additional energy production and higher efficiency, which geographical areas present better potentials and what are the potentials of the Mediterranean basin, how can sea-space be used optimally in order for other uses to be able to co-exist, how can additional tools assist in cost reduction or other operations be benefited from such synergies, and finally how can such a system moves towards sustainability and achievement of Paris Agreement’s net zero goal by 2050.

For answering these questions, the use of offshore renewable energy platforms is discussed. What are the sources that can be used for energy harnessing offshore, what technologies for renewable energy harnessing currently exist, what is their level of maturity and how these technologies can be combined to minimize the capital and operational costs of offshore devices and systems through synergies. Additional tools towards sustainability, incorporation of other sources into such systems and methods for decarbonization are further examined.

General considerations to be taken into account when designing an offshore synergic system are described and the global potentials of offshore renewable energy are analyzed, based on academic studies and metrics from institutions and organizations. Gravity is, further, drawn to the Mediterranean Sea basin and its local potentials for offshore renewable energy harnessing.

Potential synergies between operational offshore oil & gas platforms and ways renewables can assist fossil fuels’ sector to reduce their environmental footprint, during the transitional phase to their final withdrawal, are further detected. Alternative uses of oil and gas platforms after their decommissioning phase are discussed and the role such structures can play in the cost reduction of offshore renewable energy sector is pinpointed.

Based on the concepts that were analyzed in this study, a theoretical framework of an offshore synergic system is presented. This system is located close to a depleted offshore oil & gas field and is benefiting from the field’s infrastructure. Geographical restrictions have not been taken into account in this case. Such theoretical frameworks can act as a compass when designing new offshore synergic systems, where components can be added or extracted from the new system under study.

In the final section, the political, legal, economic, social, technological and environmental key-factors and challenges of offshore renewable energy harnessing are described.

According to our findings, offshore synergic systems can reduce capital and operational cost of devices through infrastructure-sharing, repurposed infrastructure and common operation and maintenance. They can, also, assist in CO2 reduction through storage in underwater cavities or through algae absorption. The sea-space occupancy of these platforms is limited, while additional sources, such as multitrophic aquaculture, can be incorporated into such systems and benefit from them. However, the sources and devices that can be incorporated into such systems present geographical restrictions, while more trials on synergic effects of renewable energy harvesting devices need to be done for better understanding of the effects of such systems into marine environment. Legal framework for synergic platforms, liability of the different operators and permission procedures need to evolve further.  

Η ανάγκη ενεργειακής μετάβασης από τα ορυκτά καύσιμα προς τις ανανεώσιμες πηγές, προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, βρίσκεται στο επίκεντρο των περιβαλλοντικών συζητήσεων τα τελευταία χρόνια. Ωστόσο, ο περιορισμένος χερσαίος χώρος, καθώς και οι τεράστιες δυνατότητες των ωκεανών για αξιοποίηση ενέργειας, μετατοπίζουν το ενδιαφέρον προς τη χρήση του θαλάσσιου χώρου για την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας. Το ενδιαφέρον αυτό επικεντρώνεται κυρίως στις υπεράκτιες περιοχές, λόγω των περιορισμών που παρουσιάζουν οι παράκτιες περιοχές, αλλά και των μεγαλύτερων δυνατοτήτων των υπεράκτιων περιοχών στην παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές.

Ωστόσο, το κόστος παραγωγής ενέργειας υπεράκτια είναι υψηλό επί του παρόντος, ενώ η υπεράκτια παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας βασίζεται κυρίως σε ανεμογεννήτριες. Πώς μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα υπεράκτιο σύστημα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που να είναι οικονομικά αποδοτικό, ενώ ταυτόχρονα να μπορεί να εκμεταλλευτεί πρόσθετους πόρους και να συμβάλλει στη μείωση των αερίων του θερμοκηπίου; Αυτή η διατριβή προσπαθεί να δώσει απαντήσεις στα ακόλουθα ερωτήματα: πώς μπορεί να μειωθεί το κεφαλαιουχικό και λειτουργικό κόστος των υπεράκτιων συσκευών συλλογής ανανεώσιμης ενέργειας, πώς μπορεί η κοινή χρήση υποδομών να βοηθήσει προς αυτόν τον στόχο, πώς μπορούν να επωφεληθούν οι εν λειτουργία υπεράκτιες πλατφόρμες πετρελαίου και φυσικού αερίου από την υπεράκτια παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας, πώς μπορούν οι παλιές υποδομές του κλάδου υπεράκτιας εξόρυξης πετρελαίου και φυσικού αερίου να επαναχρησιμοποιηθούν ώστε να μειωθεί το κόστος, πώς μπορούν να ενσωματωθούν στο σύστημα περισσότερες υπεράκτιες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ώστε να επιτευχθεί πρόσθετη παραγωγή ενέργειας και υψηλότερη απόδοση, ποιες γεωγραφικές περιοχές παρουσιάζουν καλύτερες δυνατότητες και ποιες είναι οι δυνατότητες της λεκάνης της Μεσογείου, πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί βέλτιστα ο θαλάσσιος χώρος προκειμένου να συνυπάρχουν και άλλες χρήσεις του, πώς πρόσθετα εργαλεία μπορούν να βοηθήσουν στη μείωση του κόστους ή άλλες λειτουργίες να επωφεληθούν από τέτοιες συνέργειες και τελικά πώς μπορεί ένα τέτοιο σύστημα να προωθήσει τη βιωσιμότητα και να βοηθήσει στην επίτευξη του στόχου της Συμφωνίας του Παρισιού για μηδενικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου ως το 2050.

Προς απάντηση αυτών των ερωτημάτων συζητείται η χρήση υπεράκτιων πλατφορμών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Ποιοι είναι οι πόροι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αξιοποίηση ενέργειας υπεράκτια, ποιες τεχνολογίες υπάρχουν σήμερα για την αξιοποίηση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ποιο είναι το επίπεδο ωριμότητάς τους και πώς αυτές οι τεχνολογίες μπορούν να συνδυαστούν, έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθεί, μέσω συνεργειών, το κεφαλαιουχικό και λειτουργικό κόστος των υπεράκτιων συσκευών και συστημάτων. Εξετάζονται, επίσης, περαιτέρω μέσα καθώς και η ενσωμάτωση πρόσθετων πόρων που έχουν τη δυνατότητα να συνεισφέρουν στη μετάβαση προς πιο βιώσιμες εναλλακτικές, αλλά και μέθοδοι μείωσης του παραγόμενου διοξειδίου του άνθρακα.

 Περιγράφονται παράγοντες που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά το σχεδιασμό ενός υπεράκτιου συνεργικού συστήματος και αναλύονται οι δυνατότητες υπεράκτιας παραγωγής ανανεώσιμης ενέργειας παγκοσμίως, βάσει ακαδημαϊκών μελετών και μετρήσεων που έχουν πραγματοποιηθεί από ιδρύματα και οργανισμούς. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στη λεκάνη της Μεσογείου και τις δυνατότητές της ως προς την τοπική αξιοποίηση υπεράκτιων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Εντοπίζονται περαιτέρω πιθανές συνέργειες μεταξύ υπεράκτιων πλατφορμών πετρελαίου και φυσικού αερίου που βρίσκονται ακόμη εν λειτουργεία και οι τρόποι με τους οποίους οι ανανεώσιμες πηγές μπορούν να βοηθήσουν τον τομέα των ορυκτών καυσίμων να μειώσει το περιβαλλοντικό του αποτύπωμα, κατά τη διάρκεια της μεταβατικής φάσης και μέχρι την τελική απόσυρσή τους. Συζητούνται εναλλακτικές χρήσεις πλατφορμών πετρελαίου και φυσικού αερίου μετά τη φάση παροπλισμού τους και επισημαίνεται ο ρόλος που μπορούν να παίξουν τέτοιες δομές στη μείωση του κόστους του υπεράκτιου τομέα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Βάσει των εννοιών που αναλύθηκαν στην τρέχουσα μελέτη, παρουσιάζεται ένα θεωρητικό πλαίσιο ενός υπεράκτιου συνεργικού συστήματος. Αυτό το σύστημα βρίσκεται κοντά σε ένα εξαντλημένο υπεράκτιο κοίτασμα πετρελαίου και φυσικού αερίου και επωφελείται από την υποδομή αυτού του κοιτάσματος. Σε αυτήν την περίπτωση δεν έχουν ληφθεί υπόψη γεωγραφικοί περιορισμοί του συστήματος. Τέτοια θεωρητικά πλαίσια μπορούν να λειτουργήσουν ως πυξίδα κατά το σχεδιασμό νέων υπεράκτιων συνεργικών συστημάτων, βάσει των οποίων μπορούν να προστεθούν ή να απαλειφθούν στοιχεία από το νέο υπό μελέτη σύστημα.

Στην τελευταία ενότητα, περιγράφονται οι βασικοί πολιτικοί, νομικοί, οικονομικοί, κοινωνικοί, τεχνολογικοί και περιβαλλοντικοί παράγοντες που επηρεάζουν την υπεράκτια αξιοποίηση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, καθώς και οι προκλήσεις του κλάδου.

Σύμφωνα με τα ευρήματά μας, τέτοια συστήματα μπορούν να μειώσουν το κεφαλαιουχικό και λειτουργικό κόστος των συσκευών μέσω της κοινής χρήσης υποδομής, της αλλαγής χρήσης παλαιότερων υποδομών και της κοινής λειτουργίας και συντήρησης τέτοιων συστημάτων. Μπορούν, επίσης, να συμβάλλουν στη μείωση του CO2 μέσω της αποθήκευσής του σε υποθαλάσσιες κοιλότητες ή μέσω της απορρόφησής του από φύκια. Ο θαλάσσιος χώρος που καταλαμβάνουν τέτοιου είδους πλατφόρμες είναι περιορισμένος, ενώ πρόσθετοι πόροι, όπως η πολυτροφική υδατοκαλλιέργεια, μπορούν να ενσωματωθούν και να επωφεληθούν από αυτά τα συστήματα. Ωστόσο, οι πόροι και οι συσκευές που μπορούν να ενσωματωθούν σε τέτοια συστήματα παρουσιάζουν γεωγραφικούς περιορισμούς, ενώ χρειάζονται περισσότερες δοκιμές αναφορικά με τις συνεργικές επιδράσεις των συσκευών συλλογής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, προκειμένου να κατανοηθούν καλύτερα οι επιπτώσεις τέτοιων συστημάτων στο θαλάσσιο περιβάλλον. Είναι, επίσης, σημαντικό να εξελιχθούν περαιτέρω το νομικό πλαίσιο αναφορικά με τις συνεργικές πλατφόρμες, η ευθύνη των διαφόρων φορέων και οι διαδικασίες αδειοδότησης.