Офшорная ветроэнергетика активно развивается и становится более востребованной, чем наземная. Размещение ветряков в открытом море — не просто какая-то конструкторская блажь.
Основным недостатком наземных ветряков продолжает оставаться их низкая выработка электроэнергии по сравнению с их максимальной мощностью, которая описывается так называемым коэффициентом использования установленной мощности (КИУМ).
КИУМ — это интегральная величина, которая показывает, какую долю от своей номинальной мощности та или иная электростанция превращает в полезную работу — то есть производство электроэнергии. По понятным причинам, для любой электростанции КИУМ всегда ниже единицы.
Даже постоянно включенные в сеть атомные блоки не всегда работают на полной мощности, и периодически их надо останавливать на техническое обслуживание и перегрузку ядерного топлива. Впрочем, именно для АЭС коэффициент использования установленной мощности в настоящее время максимальный в мире: в зависимости от страны и типа блока, он составляет в среднем от 0,85 до 0,92.
А вот для наземных ветряков КИУМ оказывается совершенно неудовлетворительным, никогда не превышая 0,4, а иногда и падая до 0,25. К тому же, характер наземных ветров и график конечного потребления энергии практически никогда не совпадают. Во многих местах на континенте ветер имеет наибольшую силу ветер ночью, а также весной и осенью. Тогда как пиковое потребление электроэнергии наблюдается днем, а также летом и зимой.
Кроме того, в случае наземных ветряков неизбежно приходится решать массу сопутствующих проблем. Скажем, ветряки надо размещать в отдаленных районах, чтобы элементарно не мешать жителям их шумом. Такое ограничение тут же создает вторую проблему: каждый ветропарк тянет за собой немалую инфраструктуру собственных линий электропередач, которая усложняется из-за множества одиночных турбин, к каждой из которых необходимо подвести высоковольтные соединения.
По опыту Германии, которая наиболее далеко продвинулась в вопросе строительства ветроэлектростанций, такие дополнительные инвестиции могут составлять сотни миллионов евро на крупный одиночный ветропарк, а в целом по стране речь идет о нескольких миллиардах евро дополнительных вложений в передающие сети. Причем эта оценка касается исключительно инвестиций в сети, но дополнительно нужно ведь еще и полосы отчуждения под ЛЭП, которые тоже приходится изымать из продуктивного земельного фонда.
На вопросе первичной интеграции ветряков в единую энергосистему страны проблемы наземной ветроэнергетики отнюдь не ограничиваются. Низкий КИУМ наземных ветряков определяет постоянные трудности с их работой в сети — практически на каждый мегаватт установленной мощности наземного ветряка приходится вводить в эксплуатацию еще один мегаватт поддерживающей мощности.
В силу высокой инерционности атомных и угольных энергоблоков, от использования которых к тому же хотят отказаться в ЕС, они слабо подходят на роль «компенсаторов» для ветряков. Для этого годятся разве что ГЭС или газовые турбины, которые могут быстро «подхватывать» провалы генерации на ветроэлектростанциях.
В итоге ветряная энергия оказывается «бесплатной» лишь формально — на деле же конечный потребитель в Германии вынужден платить за каждый киловатт-час по 0,3 евро (более 21 рубля по текущему курсу), а в еще более «зеленой» Дании — и вовсе 0,32 евро (почти 23 рубля за киловатт-час).
Искусственные острова и морские гигаватты
Еще одним неприятным ограничением для наземных ветряков стала ограниченность пригодной для их установки территории во многих странах. Кроме населения, которому не особо нравятся ветряки на их задних дворах, на суше есть масса других препятствий для ветров: горы, холмы, здания, высокие деревья.
В силу этого факта, например, на сегодняшний день в той же Германии практически нет крупных проектов наземных ветропарков — все «сладкие» точки уже разобраны, а лезть в совсем уж глухие и отдаленные места для установки ветряков желающих нет. Потому что в таких точках стоимость интеграции окажется просто запредельной.
К тому же, на суше ветряк не всегда можно сделать сколь угодно высоким — ведь его цельные лопасти надо возить по дорогам, а в собранном виде он не должен мешать, например, полетам авиации. Да и обслуживать громадную махину, стоящую на земле где-то в удаленном районе, — еще то удовольствие.
А ведь сделать ветряк побольше — это извечная мечта конструкторов. Давно известно, что прибавка каждого метра к высоте установки ротора ветроэлектростанции увеличивает годовую выработку энергии на 0,5—1% за счет пониженной турбулентности воздуха и более высоких скоростей ветра вдали от земной поверхности.
Логичное решение, к которому пришли практически везде в мире, — это морские ветропарки. Морские ветрогенераторы могут быть гораздо крупнее наземных, поскольку их не нужно транспортировать по дорогам. Их, как и нефтяные платформы, можно собирать в специализированных доках и затем перевозить к месту их установки на баржах. На море нет чувствительной к шуму ветряков и их вибрациям инфраструктуры, а морской ветер не заслоняют горы или холмы. И даже обслуживание морских ветряков можно сделать проще, если построить для этого специализированное судно соответствующего размера. Ну и, наконец, в море гораздо проще решить вопрос об использовании его дна для установки ветрогенератора или прокладки кабеля — по сравнению с земельным отводом на суше.
Впрочем, вопросы интеграции морских ветропарков оказываются ничуть не проще. Из-за суровой окружающей среды ветряки и кабели надо адаптировать к постоянному воздействию приливов, штормов и волн, соли и морских обитателей, а также, что отнюдь немаловажно — самого сильного морского ветра, ради которого их и строят. При этом важно обеспечить функционирование морского ветропарка на срок не менее 20 лет — в противном случае он просто не окупит высоких начальных вложений.
Неудивительно, что при таких требованиях цена одного мегаватта мощности морского ветрогенератора составляет от 2,5 млн до 4 млн евро, в то время как стоимость такой же установки на суше будет вдвое-втрое дешевле — от 1 до 1,4 млн евро.
Офшорная ветроэнергетика — турбины
Интересно, что часто при проектировании ветряков в море с целью удешевления постройки стараются использовать уже существующую инфраструктуру. В частности, упомянутый южнокорейский мегапроект Donghae 1 будет построен на крупнейшем одноименном шельфовом месторождении газа в Южной Корее, «голубое топливо» с которого, кстати, будет использоваться для поддерживающих ветряки газовых энергоблоков.
Отсюда, между прочим, проистекает и интерес норвежской Equinor к этому проекту. Ведь в Южной Корее принята программа, по которой «зеленые» источники должны давать 20% энергобаланса страны уже к 2030 году, а предприимчивые норвежцы столбят свой комбинированный интерес и одновременно участвуют в экологических начинаниях перехода к «чистой» энергии, обеспечивая себе будущие продажи природного газа.
В Европе Equinor действует в той же манере: в августе 2018 года компания объявила о планах построить плавучую ветроэнергетическую станцию Hywind Tampen мощностью 88 МВт для снабжения энергией своих месторождений. В этом случае норвежский газовый и нефтяной монополист окажется в беспроигрышной ситуации: вся вырабатываемая ветропарком Hywind Tampen электроэнергия пойдет на снабжение газовых месторождений Snorre и Gullfaks, расположенных неподалеку.
При этом даже такой немаленькой мощности хватит только на треть их потребления, а остальное закроют старым проверенным способом — сжигая часть добытого газа в газопоршневых установках на морских платформах.
Однако наиболее амбициозный проект постройки морских ветроэлектростанций задумали в Нидерландах. Там решили использовать естественную отмель Северного моря — Доггер-банку. По голландским планам, к 2027 году на этом месте может появиться целый искусственный остров, возле которого будет установлено около 30 ГВт генерирующих мощностей — столько же, сколько сегодня морских ветряков по всей Европе.
Столь громадный проект предполагает и астрономические инвестиции — около 90 млрд евро, поэтому его реальность пока под вопросом.
Из «зеленых» — в «голубые»
Так или иначе, сегодня потенциал наземных ветряков в большинстве стран Европы во многом исчерпан. В той же Германии это отразилось в том, что на национальном уровне была принята программа строительства морских ветроэлектростанций — при одновременном снижении субсидирования постройки наземных ветряков. Ничего удивительного тут нет, и дело даже не в правах «птиц и червяков»: к этому Германию побуждает элементарная экономика, а немцы по своей природе люди расчетливые.
Кстати, и в части общественного мнения у наземных ветряков все обстоит не так уж и радужно: за установку ветроустановок в «непосредственной близости» от дома высказались лишь 52% жителей Германии, в то время как рядом с солнечными панелями готовы жить 73% немцев. А вот офшорная ветроэнергетика не пугает изнеженных европейцев.
офшорная ветроэнергетика — турбины
Против наземных ветряков, как ни парадоксально, выступают даже некоторые экоактивисты в Европе: по их обоснованному мнению, ветряки не стоит строить на федеральных землях или в районах с первозданной природой — этим землям можно найти лучшее применение. И поэтому, пожалуй, «зеленым» пора уже переименовываться в «голубых» или «синих».
Европейских энергетиков эти тенденции отнюдь не радуют — и они ожидаемо обращают свое внимание на открытое море, в котором пока что меньше ограничений. Так или иначе, офшорная ветроэнергетика будет и дальше активно развиваться.
Читайте по теме. Оффшорная ветроэнергетика – Китай захватывает лидирующие позиции.
