Не только суша: новые решения для морской ветроэнергетики

Технологии морской ветроэнергетики «подешевели» почти вдвое за последние десять с небольшим лет. Если в 2010 г. ввод одного мегаватта (МВт) мощности прибрежных ветроустановок обходился в $5409, то в 2023 г. – в $2800, согласно данным Международного агентства по ВИЭ (IRENA). Однако это все равно кратно выше средней стоимости строительства наземных ВЭС ($1160 на МВт в 2023 г.)

Преимуществом морских ветровых электростанций является сравнительно высокая надежность энергоснабжения. По данным WindEurope, средняя загрузка прибрежных ВЭС в Евросоюзе в 2023 г. достигла почти 35%, тогда как наземных – лишь 25%. Такая разница связана с более ветренной погодой в морских условиях. Неслучайно крупнейший в Евросоюзе ветроэнергетический хаб расположен в Северном море, где общая мощность ВЭС по итогам прошлого года превысила 20 ГВт (четверть мощности морских ветроустановок, действующих по всему миру).

Однако монтаж и эксплуатация морских ветроустановок сопряжены с большими транспортными издержками, поскольку ряд технических работ сложно проводить в открытом море. Например, для замены лопастей, редуктора или генератора нередко требуется демонтаж всей надводной части ветроустановки и транспортировка ее на берег для ремонта и замены деталей. Для снижения издержек в компании «Fred.Olsen 1848» разработали судно снабжения, оснащенное краном со складной поворотной стрелкой. При осуществлении ремонтных работ кран устанавливается на колонне плавучего фундамента и в режиме дистанционного управления демонтирует старые лопасти, заменяя их на новые. Такой кран может обслуживать ветроустановки мощностью до 15 мегаватт (МВт) и высотой до 150 метров.

Другая сложность эксплуатации ветроустановок в открытом море связано с неудобством использования морских платформ, которые ранее нашли применение в нефтегазовой отрасли. Речь идет о платформах с натяжными опорами, которые пришвартовываются к морскому дну с помощью жестких стальных тросов и балласта, и полупогружных платформах, напоминающих катамаран: их палубу удерживают опоры, к которым снизу примыкают понтоны. Полупогружные опоры достаточно громоздки, поскольку их устойчивость зависит от занимаемой площади, а натяжные опоры требуют высокой нагрузки на морское дно для сохранения вертикального положения. Решить эти проблемы попытались инженеры из Gazelle Wind Power, создавшие платформу, подводная конструкция которой напоминает букву «М»: это позволяет обеспечить устойчивость палубы и находящейся на ней ветроустановке без дополнительных средств.

Ряд трудностей также связан с непригодностью установок «мельничного» типа для большой глубины, из-за чего большинство морских ВЭС размещаются в прибрежной зоне и на шельфе. Здесь выходом может стать переход на использование пирамидальных установок, в которых вместо одной используются четыре башни с лопастями на смыкающейся вершине. Такое решение становится всё более популярным среди производителей ветроустановок. Так, во французской компании Eolink разработали ветроустановку «классической» пирамидальной формы, а в испанской X1 Wind – генератор в виде «наклонной» пирамиды. Однако оба типа конструкций обеспечивают не только устойчивость на большой глубине, но и возможность вращения установок вокруг своей оси в зависимости от направления ветра.

Установленная мощность морских ВЭС в мире в целом по итогам 2023 г. составила 72,7 ГВт. Согласно прогнозу Global Wind Energy Council, к 2033 г. этот показатель достигнет 487 ГВт, при этом три четверти ввода новых мощностей обеспечит Китай.

/globalenergyprize.org/