Прибрежная (оффшорная) ветряная энергетика

Во многих точках нашей планеты в прибрежной зоне континентов и островов дуют постоянные сильные ветра, чья энергия может быть использована человечеством для производства высокорентабельного, экологически чистого электричества. Ветряные электростанции, построенные в неглубокой зоне морей называют оффшорными (от английского «offshore» — «на некотором расстоянии от берега»), а также прибрежными, морскими, шельфовыми или водными (надводными). Это одна из наиболее перспективных областей возобновляемой энергетики, в частности ветряной энергетики, в которую уже осуществляются миллиардные вложения.

Шельфовая ветряная электростанцияПлавающая прибрежная ветряная генерация

На данный момент наиболее распространены морские ветряные турбины, чье основание жестко крепится к морскому дну на небольшой глубине шельфовых зон морей. 

Параллельно идет разработка нового типа прибрежной ветряной энергогенерации с помощью ветряных турбин, установленных на плавучих платформах, прикрепленных ко дну швартовыми якорными тросами. Такая технология  позволяет строить электростанции в более глубоких областях мирового океана, чем обычные прибрежные ветряные электростанции, жестко фиксированные основания которых становятся экономические невыгодным начиная с глубины 35-40 метров.

Технологию так называемых «плавающих / плавучих», «дрейфующих» или «подвижных» (floating) морских ветряных электростанций разрабатывают несколько компаний, в том числе норвежская энергетическая компания Equinor в рамках проекта Hywind.

Мировой рынок прибрежной ветряной энергетики

Производство энергии из источников прибрежной ветряной генерации увеличилось в пять раз в 2010-2015 гг. Этот сегмент особенно интенсивно развивается в Европе, в странах с обширным выходом к морю таких как Великобритания (где, по оценкам, сосредоточено до 30% всех ветряных ресурсов ЕС), Дания, Бельгия, Германия. Наиболее плотно здесь конкурируют производители ветрооборудования Siemens Gamesa и MHI Vestas.

В 2018 году количество введенных новых мощностей прибрежной ветряной энергетики в мире составило 4,3 ГВт.

Большая часть инвестиций в возобновляемую энергетику — 25,7 млрд долл — пришлась в 2018 году на прибрежную ветряную генерацию, 14% рост по сравнению с предыдущим годом. Часть проектов располагается в Европе, в том числе Moray Firth East мощностью 950 МВт стоимостью 3,3 млрд долл, а также 13 оффшорных ветряных проекта в Китае совокупной мощностью 1,7 ГВт и стоимостью 11,4 млрд долл.

По данным доклада МЭА по оценке успехов в области внедрения технологий возобновляемой энергетики в мире Tracking Clean Energy Progress 2017, в 2016 году в области прибрежной ветряной энергетики рекордно низкие цены были достигнуты в Нидерландах (55-73 долл США за МВт/ч) и Дании (65 долл США за МВт/ч).

Перспективы прибрежной ветряной электроэнергетики в мире

По состоянию на конец 2010-х годов установленная мощность прибрежных ветряных электростанций в Европе находится на уровне около 15 ГВт, а глобальный потенциал составляет более 100 ГВт к 2030 году. Из этого числа плавающие морские ветроэлектростанции составят 10% рынка.

Затраты на производство энергии оффшорными ветряными электростанциями снизятся на 77% к 2040 году.

Норвежская национальная энергетическая компания Equinor является активным сторонником развития технологии плавучей морской ветряной генерации. По мнению компании, к 2030 году в Японии будет установлено 3,5 ГВт электростанций такого типа, а также 2,9 ГВт во Франции, 2 ГВт в США и 1,9 ГВт в Ирландии и Великобритании.

История прибрежной ветряной энергетики

Первая ветряная электростанция водного типа Vindeby была построена в 1991 году неподалеку от побережья Дании совместными усилиями датской компании DONG (нынешнее название — Ørsted) и немецкой Siemens.

Строительство надводной ветряной электростанции с фиксированным основанием

Монофундаметные столбы для шельфовой ветряной электростанцииУстановка монофундаментных столбов для ветряной турбины

Для установки ветряной турбины необходим прочно вкопанный в морское дно фундамент. Чаще всего для этого используются заранее произведенные полые монофундаментные столбы. Эти трубы диаметром около 5 метров, длиной до 72 метров и весом от 300 до 550 тонн настолько огромны, что доставить их на корабле — очень сложная задача, поэтому чаще всего их просто сплавляют до места установки, предварительно герметично закрыв оба отверстия. На строительной площадке каждая из труб-фундаментов врывается специальным плавающим краном в морское дно на глубину 35 метров, что занимает приблизительно три часа. Перед тем как вбивать монофундаментные столбы специальным звуком распугивают морских животных вокруг места строительства. После окончания установки конец трубы остается торчать из воды.

Установка базы для турбинной вышки

В верхней части каждого однофундаментного столба устанавливается переходной сегмент, который оснащен механизмом якорного крепления, 25-метровой лестницей, платформой, входной дверью и трубами для защиты силовых кабелей от воды. Переходные сегменты доставляются с берега и устанавливаются специальной подъемной платформой, которая затем корректирует точность их вертикальной установки с максимальной погрешностью 0,3 градуса.

Надводная станция высокого напряженияСборка и установка вышки и ротора ветряной турбины

Каждая из ветряных турбин вначале собираются на земле, поскольку осуществлять подобные работы в воде крайне затруднительно. Две части башни турбинного генератора, гондола (обтекатель) и головка винта скрепляются, после чего на суше же происходит энергетический тест установки. Затем собранная ветряная турбина транспортируется на платформе к месту строительства вместе с лопастями винта, башня устанавливается в гнездо переходного сегмента фундамента, затем к ней крепятся лопасти ротора. В благоприятных погодных условиях сбор одного ветряного турбинного генератора может занять около шести часов.

Соединение турбин между собой, надводная и наземная станции высокого напряжения

Между собой турбины соединяются в единую электросеть высоковольтными кабелями, которые затем надежно закапываются в морское дно. Эта сеть подсоединяется в надводной станции высокого напряжения, которая трансформирует напряжение в 150 кВт для избежания потерь при передаче на дальние расстояния. Станция высокого напряжения располагается примерно в середине ветряной электростанции, от нее до берега тянется многокилометровый кабель толщиной в несколько десятков сантиметров, по которому полученное электричество доставляется до наземной станции высокого напряжения, которая передает его в общую сеть.

Последние новости области прибрежной ветряной генерации

Организации, работающие в сфере надводной ветряной энергетики

Компании, работающие в сфере оффшорной ветряной энергетики

Проекты прибрежной ветряной энергетики по всему миру