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.
Плавающая прибрежная ветряная генерация
На данный момент наиболее распространены морские ветряные турбины, чье основание жестко крепится к морскому дну на небольшой глубине шельфовых зон морей, однако параллельно ведутся разработки в области строительство ветряных турбин на плавающем основании.
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.
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
Установка 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.
Сборка 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
- Arkona (Аркона) — прибрежная ветряная электростанция — 385 МВт, Германия, 2019
- Dogger Bank (Доггер-Бaнк) — прибрежные ветряные электростанции — 3.6 ГВт, Великобритания, 2023
- Empire Wind (Эмпайр Винд) — прибрежная ветряная электростанция — 816 МВт, США, 2024
- Ørsted может построить первую прибрежную ветряную электростанцию в штате Нью-Джерси
- BNEF: Перспективы новой энергетики 2019 (New Energy Outlook 2019)
- BNEF: Премьер-министр Моди продолжит развивать возобновляемую энергетику в свой новый срок
- BNEF: Стоимость хранения энергии в литий-ионных аккумуляторах упала на 35% за год
- Ørsted, Total и Elicio подали заявку на строительство прибрежной ветряной электростанции во Франции
- Hornsea (Хорнси) — прибрежные ветряные электростанции — 5 ГВт, Великобритания, 2020
- BNEF: Vestas возглавила список крупнейших производителей ветряных турбин в 2018 году
Организации, работающие в сфере надводной ветряной энергетики
- AEA — Африканская ассоциация энергетики (African Energy Association)
- AES — Сообщество американской энергетики США (American Energy Society)
- Agora Energiewende (Агора Энергивенде Германия)
- ANEV — Национальная ассоциация ветряной энергетики Италии (National Association for Wind Energy)
- ARE — Альянс для электрификации сельской местности (Alliance for Rural Electrification)
- AWEA — Американская ветроэнергетическая ассоциация США (American Wind Energy Association)
- Clean Coalition (Чистая коалиция США)
- Cleantech San Diego (Клинтек Сан-Диего США)
- CONIECO — Национальный совет промышленных экологов Мексики (National Council of Industrial Ecologists)
- DSD UNDESA — Отдел по устойчивому развитию Департамента ООН по экономическим и социальным вопросам (Division for Sustainable Development of UN Department of Economic and Social Affairs)
- FS-UNEP — Центр взаимодействия Франкфуртской школы и ЮНЕП по климату и финансированию устойчивой энергетики (Frankfurt School — UNEP Collaborating Centre for Climate & Sustainable Energy Finance)
- GWEC — Международный совет по ветряной энергетике (Global Wind Energy Council)
- IEA — Международное энергетическое агентство, МЭА (International Energy Agency)
- IPCC — Межправительственная группа экспертов по изменению климата, МГЭИК (Intergovernmental Panel on Climate Change)
- IPPAI — Ассоциация независимых производителей электроэнергии Индии (Independent Power Producers Association of India)
- IPPF — Форум независимых производителей энергии Азии (Independent Power Producers Forum)
- IRENA — Международное агентство возобновляемой энергетики (International Renewable Energy Agency)
- IWTMA — Ассоциация индийских производителей ветряных турбин (Indian Wind Turbine Manufacturers Association)
- MREA — Ассоциация возобновляемой энергетики Среднего Запада США (Midwest Renewable Energy Association)
- NREL — Национальная лаборатория возобновляемой энергетики США (National Renewable Energy Laboratory)
- PANC — Энергетическая ассоциация Северной Калифорнии (Power Association of Northern California)
- REAP — Ассоциация возобновляемой энергетики Пакистана (Renewable and Alternative Energy Association of Pakistan)
- REN21 Renewables (РЕН21 Реньюэблз)
- RMI — Институт Роки-Маунтин (Rocky Mountain Institute)
- SANEA — Национальная энергетическая ассоциация ЮАР (South African National Energy Association)
Компании, работающие в сфере оффшорной ветряной энергетики
- A2SEA (A2СИ)
- Adwen (Адвен)
- Aibel (Аибел)
- AREVA Renewables (АРЕВА Реньюэблс)
- Aspiravi Group (Аспирави Груп)
- AWS Truepower (АВС Тру-пауэр)
- Axpo International (Акспо Интернешнл)
- Centrica (Сентрика)
- China Power (Чайна Пауэр)
- Colruyt Group (Колрэут Груп)
- DEME Group (ДЕМЕ Груп)
- E.ON (Э.ОН)
- EDF Group (ЭДФ Груп)
- Elicio (Элисио)
- ENTEGA (ЭНТЕГА)
- Envision Energy (Инвижен Энерджи)
- Equinor (Эквинор)
- GE (General Electric) Renewable Energy (Дженерал Электрик Возобновляемая Энергия)
- GeoSea (ГеоСи)
- Goldwind (Голдвинд)
- Good Energy (Гуд Энерджи)
- Innogy (Инноги)
- INNOSEA (ИННОЗЕА)
- J-Power (Джей Пауэр)
- Kansai Electric Power, KEPCO / KanDen (Кансаи Электрик Пауэр)
Проекты прибрежной ветряной энергетики по всему миру
- Ajos (Айос) — наземно-прибрежная ветряная электростанция — 42,4 МВт, Финляндия, 2017
- Anholt (Анхольт) — прибрежная ветряная электростанция — 400 МВт, Дания, 2013
- Arkona (Аркона) — прибрежная ветряная электростанция — 385 МВт, Германия, 2019
- Barrow (Бэрроу) — прибрежная ветряная электростанция — 90 МВт, Великобритания, 2006
- Belwind (Белвинд) — прибрежная ветряная электростанция — 165 МВт, Бельгия, 2010
- Block Island (Блок Айленд) — прибрежная ветряная электростанция — 30 МВт, США, 2016
- Borkum Riffgrund 1 (Боркум Риффгрунд 1) — прибрежная ветряная электростанция — 312 МВт, Германия, 2015
- Borkum Riffgrund 2 (Боркум Риффгрунд 2) — прибрежная ветряная электростанция — 450 МВт, Германия, 2019
- Borssele 1 и 2 (Борселе 1 и 2) — наземные ветряные электростанции — 752 МВт, Нидерланды, 2020
- Burbo Bank (Бурбо Бэнк) — прибрежная ветряная электростанция — 90 МВт, Великобритания, 2007
- Burbo Bank Extension (Бурбо Бэнк Экстеншен) — прибрежная ветряная электростанция — 258 МВт, Великобритания, 2017
- Choshi (Тоси) — прибрежная ветряная электростанция — Япония
- Coastal Virginia (Коустал Вирджиния) — прибрежная ветряная электростанция — 12 МВт, США, 2020
- DanTysk (ДанТыск) — прибрежная ветряная электростанция — 288 МВт, Германия, 2015
- Dogger Bank (Доггер-Бaнк) — прибрежные ветряные электростанции — 3.6 ГВт, Великобритания, 2023
- Dudgeon (Даджен) — прибрежная ветряная электростанция — 402 МВт, Великобритания, 2017
- Empire Wind (Эмпайр Винд) — прибрежная ветряная электростанция — 816 МВт, США, 2024
- Global Tech 1 (Глобал Тех 1) — прибрежная ветряная электростанция — 400 МВт, Германия, 2015
- Gode Wind 1, 2 (Годе Винд 1 и 2) — прибрежные ветряные электростанции — 582 МВт, Германия, 2016
- Greater Changhua (Большой Чжанхуа) — прибрежные ветряные электростанции — 900 МВт, Тайвань
- Gunfleet Sands 1 и 2 (Ганфлит Сэндс 1-2) — прибрежные ветряные электростанции — 173 МВт, Великобритания, 2010
- Horns Rev 2 (Хорнс Рев 2) — прибрежная ветряная электростанция — 209 МВт, Дания, 2009
- Hornsea (Хорнси) — прибрежные ветряные электростанции — 5 ГВт, Великобритания, 2020
- Lincs (Линкс) — прибрежная ветряная электростанция — 270 МВт, Великобритания, 2013
- London Array (Лондон Эррей) — прибрежная ветряная электростанция — 630 МВт, Великобритания, 2013