Прибрежная (оффшорная) ветряная энергетика

Прибрежная / наводная / шельфовая / оффшорная ветряная электростанцияВо 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, шельфовыми или водными (надводными). Это одна из наиболее перспективных областей возобновляемой энергетики, в частности ветряной энергетики, в которую уже осуществляются миллиардные вложения.

Мировой рынок прибрежной ветряной энергетики

Производство энергии из источников прибрежной ветряной генерации увеличилось в пять раз в 2010-2015 гг и, по прогнозам, вырастет еще вдвое до 2020 года, по данным доклада МЭА по оценке успехов в области внедрения технологий возобновляемой энергетики в мире Tracking Clean Energy Progress 2017.

Этот сегмент особенно интенсивно развивается в Европе, в таких странах с обширным выходом к морю как Великобритания (где, по оценкам, сосредоточено до 30% всех ветряных ресурсов ЕС), Дания, Бельгия, Германия.

В 2016 году прибрежная или оффшорная ветряная генерация была настоящим светлым пятном на общей картине инвестиций в «чистую» энергетику, которые в целом существенно упали, сообщается в докладе Bloomberg New Energy Finance. Соглашения об инвестициях в эту область в прошлом году составили рекордные 30 млрд долл США, на 41% больше, чем за год до этого, благодаря тому, что инвесторы хотят извлечь максимум прибыли из все более совершенствующихся технологий. Только в Европе в нее было вложено 25,9 млрд долларов, еще 4,1 млрд было инвестировано в Китае, кроме того компании начинают осваивать новые рынки, такие как Северная Америка и Тайвань.

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

Затраты на производство энергии оффшорными ветряными электростанциями снизятся на 77% к 2040 году, в соответствии с оценкой, опубликованной BNEF в докладе Перспективы новой энергетики 2017 (New Energy Outlook 2017).

Плавающие и жестко фиксированные прибрежные ветряные электростанции

На данный момент наиболее распространены наводные ветряные турбины, чье основание жестко крепится к морскому дну. Параллельно идет разработка нового типа прибрежной ветряной энергогенерации с помощью ветряных турбин, установленных на плавучих платформах, прикрепленных ко дну швартовыми якорными тросами на глубине до 120 метров. Такая технология  позволяет строить энергетические объекты 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» или «подвижных» (floating) прибрежных ветряных электростанций разрабатывают несколько компаний, в том числе норвежская энергетическая компания Statoil.

Пилотный проект такой электростанции Hywind Scotland мощностью 30 МВт строится у побережья Шотландии, запуск его планируется на конец 2017 года.

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

Монофундаметные столбы для шельфовой ветряной электростанцииДля 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

Надводная станция высокого напряженияКаждая 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.

Оставить ответ

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.