Реализация потенциала морского ветра стала одной из основ энергетического будущего континента
Откройте спутниковую карту Европы и присмотритесь к береговой линии на небольшом удалении от самого берега. Посмотрите на очертания Северного моря, пройдите на восток до Балтики или на юг — в британские или французские воды. В безоблачный день вы сможете разглядеть их отчетливо. Их десятки и даже сотни, они имеют хорошо выверенную геометрию. Белые иголки в море, паутинки, как бы летящие по волнам. Это морские ветряные турбины, использующие ветер, чтобы производить электроэнергию буквально из воздуха.
РЕКЛАМАВ 2020 году возобновляемые источники энергии впервые опередили ископаемое топливо в качестве ведущего источника энергии, обеспечив 38% потребностей Европы в электричестве. Хотя основную роль по-прежнему играют наземные ветроэлектростанции, морская ветровая энергетика уже становится самостоятельной отраслью. В 2020 году Европа увеличила мощность морских ветроэлектростанций на 2,9 ГВт, и в данный момент установленная мощность более 5000 морских ветряных турбин в 12 странах составляет 25 ГВт. Тем не менее, этот показатель пока сильно отстает от амбициозной цели, поставленной ЕС: достичь к 2030 году мощности морских ветроэлектростанций не менее 60 ГВт и выйти на 300 ГВт к 2050 г. Кроме того, Европейская комиссия также стремится к тому, чтобы доля морской ветровой энергетики в производстве электроэнергии, сегодня составляющая 3%, выросла до 15% к 2030 году и до 30% к середине века.
По словам Айвана Пинеды (Ivan Pineda), директора по исследованиям рыночной конъюнктуры в организации WindEurope, представляющей интересы ветроэнергетики, морская ветровая энергетика может удовлетворить даже самые высокие запросы Европейского Союза. «Сейчас мы строим примерно 6–7 ГВт в год, но через три года, если мы хотим увеличить мощность морских ветроэлектростанций в четыре раза по сравнению с тем, что мы построили за последние 15 лет, нам необходимо выйти на 11 ГВт в год», — говорит г-н Пинеда. Но смогут ли 27 стран радикально ускорить свои разработки в морской зоне лишь за девять лет?
Расширение или уход за границу?
Желание отрасли развиваться очевидно. Рассмотрим в качестве примера Бельгию, где за последнее десятилетие компания Parkwind, занимающаяся сооружением и эксплуатацией морских ветроэлектростанций, построила четыре ветроэлектростанции, которые в данный момент удовлетворяют почти 10% потребностей страны в электричестве и помогли этой небольшой нации стать одним из пяти мировых лидеров в области морских ветроэнергетических проектов. Причем Parkwind отвечает лишь за треть установленной в Бельгии мощности морских ветроэлектростанций. «Ежегодно мы производим достаточно электроэнергии для удовлетворения потребностей примерно 750–800 тыс. домохозяйств, — говорит Ведран Хорват (Vedran Horvat), руководитель отдела корпоративных коммуникаций Parkwind. — Существующий потенциал роста велик, и если все данные обещания будут выполнены, мы сможем сохранить текущие темпы. Однако это будет непросто».
Несмотря на то, что в 2020 г. в Европе морская ветровая энергетика получила рекордные 26 млрд евро инвестиций, и инвесторы все больше присматриваются к Испании, Португалии и другим богатым ветром регионам Средиземноморья, организация WindEurope считает, что география этой отрасли изменится несильно. По словам г-на Пинеды, в более мелких морях северной Европы, скорее всего, будет базироваться 85% проектов морской ветровой энергетики, т. е. увеличится плотность размещения морских ветроэлектростанций.
При этом необходимо учитывать, что морские ветряные турбины в основном устанавливаются на относительном мелководье, и их подключение к электросети требует близости к берегу, поэтому критически важными становятся поиски мест с хорошим ветром, расположенных недалеко от побережья. «Морская ветровая энергетика — лишь одна из отраслей, не так давно начавших использовать морское дно и морское пространство», — говорит Айван Пинеда. Ранее основными пользователями прибрежных вод были морской транспорт и рыболовецкие суда. WindEurope подчеркивает, что для выхода на желаемый уровень 110 ГВт к 2030 году, странам необходимо будет заранее выделить ветряным турбинам достаточно места в морской зоне, поскольку от этапа планирования ветроэлектростанции до ее ввода в эксплуатацию может потребоваться до десяти лет.
РЕКЛАМАЕще один способ выделения места для ветровой энергетики — выход в открытое море. В более глубоких водах (от 50 до 1000 м) помочь Европе в достижении своих целей по чистой энергетике могут плавучие ветряные турбины. Лидерами в строительстве плавучих ветроэлектростанций, которые пока не поставлены на коммерческие рельсы, являются Испания, Франция, Норвегия, Дания и Германия. По данным Европейской комиссии, особенно привлекательными для этой новой технологии являются Средиземное и Черное моря. В Испании, которая может получить до 22 ГВт от плавучих ветроэлектростанций, Iberdrola, крупнейшая компания, предоставляющая коммунальные услуги, планирует инвестировать более одного млрд евро в проект плавучей ветроэлектростанции мощностью 300 МВт. «Плавучие турбины скоро позволят нам строить ветроэлектростанции там, где ранее это считалось слишком дорогим или просто невозможным, — говорит представитель датской компании Vestas, специализирующейся на ветровых турбинах. — Верхней границей здесь являются количество ветровой энергии, доступной по всему миру, и количество этой энергии, которую можно добыть с помощью ветровых турбин».
Наращивание мощности
Производители тоже хотят развиваться. В течение последних пяти лет ветряные турбины стали более мощными, и прирост мощности составляет более 15% в год. Самые большие морские турбины в данный момент дают 9,5 МВт, но компания Vestas только что объявила о запуске самой мощной в отрасли турбины на 15 МВт.
Однако технический прогресс, как правило, требует изменений в инфраструктуре. Представитель компании Vestas сказал каналу Euronews, что для более крупных турбин с диаметром лопастей более 200 м абсолютно необходимы инфраструктура и береговые установки, способные обеспечить строительство ветроэлектростанций большего масштаба: «Увеличение масштабов позволило бы снизить цены для потребителей, но зачастую у нас нет портовых сооружений и другой инфраструктуры, позволяющих это сделать».
По всей Европе порты выделяют места для деятельности, связанной с морской ветровой энергетикой. Как правило, это площадки для транспортировки турбин к месту строительства, производства и обслуживания деталей, или центры для экспорта компонентов. В портовую платформу WindEurope для морской ветровой энергетики, объединяющей порты, которые уже поддерживают морские ветроэлектростанции или заинтересованы в изучении путей поддержки этой индустрии, входят Амстердам, Бильбао, Шербур, Гдыня и Ольборг. Сконцентрировав основную деятельность в одном месте, порты могут помочь в сокращении издержек, чтобы сделать морскую ветровую энергетику конкурентоспособной по сравнению с другими возобновляемыми источниками. «В будущем инвестиции в порты будут занимать важное место, — говорит г-н Пинеда, — но для того, чтобы достичь целей 2030 года объем этих инвестиций должен составить примерно 6,5 млрд евро».
Использование климатических данных для принятия решений в области морской ветровой энергетики
А что же с ветром? Решающим фактором для проекта может быть то, насколько ветреным является выбранный участок, поэтому строителям необходимы климатические данные, позволяющие провести необходимый анализ. Расположенная в Барселоне компания Vortex использует данные Службы по контролю за изменением климата программы «Коперник» (C3S), чтобы помочь фирмам в оценке климатической вариативности потенциальных или существующих площадок для ветровой энергетики. «Критически важной является информация о направлении и скорости ветра на различных высотах. Если скорость составляет 8, а не 8,5 м/с, то это может повлиять на планировку проекта, тип используемых турбин и даже саму его оправданность, — говорит Гиль Лизкано (Gil Lizcano), директор Vortex по исследованиям и разработкам. «Поскольку изучение поведения ветра в море является сложной задачей, большинство проектов полагаются на климатические модели», — поясняет г-н Лизкано.
Получение точных данных имеет огромное значение, особенно перед тем, как приступать к строительству ветроэлектростанций. Vortex использует климатические данные, собранные за последние 20 лет, чтобы составить более четкую картину ветровых условий на текущий момент. Более экстремальные ветровые условия могут привести к увеличению стоимости инфраструктуры (более прочные турбины имеют более высокую цену), но в то же время они могут повысить прибыльность ветроэлектростанции. Знания о поведении ветра также необходимы для повседневной эксплуатации ветроэлектростанции, особенно — для оценки количества электроэнергии, которое будет передано в электросеть.
Консалтинговая фирма Lautec помогает строителям морских ветроэлектростанций и другим компаниям принимать инвестиционные решения с помощью онлайн-инструмента ESOX, позволяющего сравнивать ветровые условия на различных участках по всему миру и упрощающего доступ к климатическим данным. С помощью данных от C3S, собранных за последние 30–40 лет, компания Lautec реконструирует прошлое состояние климата, анализирует колебания ветра и оценивает неопределенность ветровых условий. «Более точное знание этих условий помогает экономить время, особенно на этапе строительства проектов», — говорит Хенрик Иверсен (Henrik Iversen), партнер в компании Lautec.
Такие производители, как компания Vestas, пользуются климатическими данными для принятия решений о том, какое оборудование необходимо использовать. «Для более жестких условий северной Европы, где ожидаются холодные ветра, мы применяем технологии, предотвращающие обледенение, — сообщили представители Vestas каналу Euronews. — Морские ветровые турбины также оснащаются громоотводной техникой, обеспечивающей вращение лопастей даже во время шторма. Кроме того, наши турбины все в большей степени используют цифровые технологии, чтобы настроить лопасти под конкретные ветровые условия и максимально эффективно использовать ветровую энергию в любой отдельный момент времени всеми турбинами данной ветроэлектростанции».
Хотя долгосрочные прогнозы ветровых условий остаются сложной задачей, некоторые эксперты занимаются изучением воздействия климатических изменений на отрасль морской ветровой энергетики в предстоящие десятилетия. Полагаясь на данные C3S о высоте волн и скорости ветра в прошлом, а также в ближайшем и отдаленном будущем, британская консалтинговая компания по вопросам окружающей среды JBA Consulting создала модель работы ветроэлектростанции из 100 турбин в различных регионах Европы. Моделирование может помочь инвесторам в оценке климатической устойчивости ветроэлектростанций и оценке финансовых последствий для проекта.
Инновации как движущая сила развития отрасли
Хотя ветроэнергетические ресурсы еще не могут обеспечит круглосуточную подачу электроэнергии, отрасль делает все большие успехи в их выгодном использовании. «Возобновляемые источники энергии всегда будут связаны с проблемой непостоянства, — говорит представитель Parkwind г-н Хорват. — Тем не менее, морские ветровые ресурсы довольно стабильны. По мере совершенствования управления и развития электросетей улучшается и обеспечение баланса между спросом и предложением: энергия поставляется именно туда, где она особенно нужна».
РЕКЛАМАУспех морской ветровой энергетики также будет зависеть от ее стоимости. Но имеющиеся данные имеют положительный характер. По данным WindEurope, в связи со снижением стоимости технологий всего за семь последних лет цены на электричество от морских ветроэлектростанций упали на 75%.
Постоянные инновации — это сильная карта в активе данной отрасли. «Морская ветровая энергетика в данный момент обладает отличным импульсом, — говорит Айван Пинеда. — Концептуальная программа, основанная на крупных кластерах мощных морских ветроэлектростанций, соединенных со множеством стран, принесет выгоды не только странам, располагающим прибрежными ресурсами, поскольку электричество будет передаваться по всему континенту, в том числе и в страны, не имеющие выхода к морю. Этой отрасли присуща естественная изобретательность на всех этапах процесса — от производства очень крупных компонентов до реализации проектов».
