Развитие альтернативных источников энергии стало необходимостью, поскольку ресурсы ископаемого топлива сокращаются. В то же время спрос на энергию стремительно растет, ставя мир на грань глобального энергетического кризиса. Ветроэнергетика является жизнеспособным источником экологически чистой энергии, а потому продолжает активно прогрессировать. В статье собраны основные тенденции развития области на начало 2022 года.
1. Расширение масштабов оффшорного ветра: ищем ветер в море
Оффшорная ветроэнергетика сегодня является бурно развивающейся отраслью возобновляемой энергетики. Это обусловлено несколькими причинами. Во-первых, в море ветер гораздо более стабильный, чем на суше. Это позволяет установкам работать на полную мощность 50% времени вместо 15-25% на берегу. Учитывая особенности установки турбин на дне, а также сложности с доставкой электроэнергии на материк, еще в 2015 году эта технология была слишком дорогой.
За последние годы эволюция строительных технологий повлияла на стоимость оффшорной энергии: цена стала быстро снижаться, чего не ожидали даже эксперты. Это привело к началу бурного строительства ветроэнергетических объектов в море. Согласно отчету GWEC за 2020 год в мире установлено 6,1 ГВт морских ветроустановок, а прогноз добавленной мощности на 2021 год составлял целых 12,7 ГВт.
2. Ветростанции мощностью в несколько ГВт: размер имеет значение
Первая коммерческая оффшорная ветроэлектростанция была запущена в 1995 году у берегов Дании. Она состояла из 10 турбин датского производителя Vestas мощностью 500 кВт каждая. Нетрудно подсчитать, что суммарная мощность ветропарка составляла 5 МВт. К сегодняшнему дню эта цифра в среднем выросла более чем в 200 раз!
Крупнейшая из действующих морская ветроэлектростанция Hornsea 1, построенная в 2019 году у побережья Великобритании, имеет мощность 1,2 ГВт. Рядом достраивается ее продолжение, Hornsea 2, состоящая из 165 турбин общей мощностью 1,32 ГВт. В Северном море к 2026 году планируется завершить строительство масштабного проекта Dogger Bank. В три этапа там будет введено в строй 285 ветротурбин, общая мощность парка составит 3,6 ГВт. Эти примеры наглядно иллюстрируют тенденцию к росту масштабов и мощности ветропарков в море.
3. Очень большие турбины: быстрее, выше, мощнее
Производство больших турбин стало современной тенденцией. Почему? Для каждой турбины нужен фундамент. Для этого нужны суда (в случае оффшорных станций), специальное оборудование, работа целой команды. Это составляет немалую часть итоговой стоимости проекта. Возможность получить мощность 15 МВт за счет одной турбины, а не трех по 5 МВт, экономит время и деньги разработчиков.
Поэтому за прошедший год все топовые компании выпустили более мощные модели флагманов оффшорных турбин. Vestas представил V236-15 MW, самую высокую (280 м) и самую мощную (15 МВт) на сегодняшний день турбину с планируемой выработкой 80 ГВт•ч в год. Но Vestas – не единственная компания, которая пытается улучшить свои позиции в ветроэнергетике. Китайская компания MingYang Smart Energy в 2023 году собирается запустить морскую ветротурбину высотой 264 метра с такой же планируемой выработкой, как у Vestas. В Роттердаме уже работает прототип турбины Haliade-X 14 МВт от General Electric, которая сможет производить до 74 ГВт•ч. Siemens Gamesa испытывает аналогичный продукт, отправив свой прототип гондолы SG 14-222 DD в Данию для испытаний. Технологии продолжают развиваться, и мало кто будет удивлён, если в текущем году будут установлены новые рекорды.
4. Использование ветрового потенциала в глубоких водах: вплавь по морю
Важный фактор, также влияющий на жизнеспособность оффшорного проекта, - глубина моря. Современные морские турбины устанавливаются на опоры в воде высотой от 3 до 30 метров. Есть места, где ветер сильнее, но там больше глубина, и опоры не могут быть использованы. Но технологический ответ был найден - плавучие турбины. Это решение открывает окно для развития проектов оффшорного ветра во многих регионах, где много ветра, где есть возможность подключения к сети, но где глубина моря очень большая. По прогнозам, с помощью этих плавучих турбин оффшорная ветроэнергетика будет удовлетворять 3% спроса на электроэнергию в Европе сегодня и 25% - к 2050 году.
5. Морское производство водорода: заправки для кораблей будущего
Тенденция к расширению масштабов оффшорной ветроэнергетики хорошо уживается с другим веянием времени, производством “зеленого” водорода, ведь для работы электролизеров нужна стабильная чистая энергия. Смелый проект острова чистой энергии предложила год назад Дания. 200 морских турбин в 80 км от берега будут снабжать чистой энергией электролизеры мощностью от 5 до 15 ГВт. Произведенный в них водород будет транспортироваться в Данию и соседние страны в виде жидкого “зеленого” топлива или обеспечивать экологичным горючим авиацию и судоходство.
6. Успешное сосуществование наземных ветростанций с окружающей средой: добрые соседи
Защитники животных то и дело требуют запретить ветрогенераторы из-за вреда, который они наносят птицам и рукокрылым. Птицы погибают при столкновении с лопастями, а также меняют ореолы гнездования из-за шума установок. Но отрасль пытается свести к минимуму это воздействие. Например, снижение смертности птиц на 72% в ходе испытаний показало окрашивание лопастей в черный цвет. Развивающаяся технология безлопастных турбин вовсе может закрыть этот вопрос.
Производители также стали предлагать решения ветрогенераторов для городских условий с очень низким уровнем шума, чтобы их размещение вблизи жилья не оказывало вредного воздействия на человека.
7. Переоснащение береговых ветростанций: новое - хорошо отремонтированное старое
В европейских странах ветротурбины стали массово устанавливаться с 1990-х годов. В среднем мощность первых турбин была значительно меньше 1 МВт в противовес сегодняшним ходовым моделям 3 - 8 МВт. С целью увеличения выработки электроэнергии, снижения затрат на строительство новых объектов и эффективного использования земель появилась тенденция модернизации существующих ветропарков. В большинстве случаев она включает в себя замену турбин на более мощные и эффективные. Также могут быть установлены новые лопасти и увеличена высота башни, проведена оптимизация парка выведением из строя маломощных установок.
В феврале этого года компания Q-Energy Deutschland GmbH, к примеру, занялась переоборудованием парка Ahrensboek в северной Германии. Электростанция была введена в строй в 2001-2002 гг и состояла из 7 ветроустановок общей мощностью 9,95 МВт. В процессе переоснащения планируется вывести из эксплуатации две турбины, а оставшиеся заменить на установки 6 МВт, т.о. увеличив выходную мощность станции в 6 раз. Этот тренд охватил не только страны Европы, подобные проекты реализуются на территории Австралии и Северной Америки.
8. Циркулярная ветроэнергетика: zero waste
Долгое время звучали негативные высказывания о том, что зеленая энергетика оставляет слишком много трудно утилизируемых отходов. В ветроэнергетической отрасли проблему вызывала, в частности, переработка лопастей, изготовленных из термореактивного композита. Но за прошедший 2021 год большинство крупных мировых производителей значительно продвинулись вперед в решении этого вопроса. Vestas и Siemens Gamesa предложили новые технологии переработки, GE Renewable Energy совместно с Endesa построят первый завод, на котором теоретический процесс сможет воплотиться в жизнь.
„Человек, который почувствовал ветер перемен, должен строить не щит от ветра, а ветряную мельницу.“
