Офшорная энергетика устремляется в море и ставит новый рекорд
Ветротурбины в море дают электричество стабильнее наземных, однако нужда в фундаментах, достающих до дна, ограничивает их мелководьем и задирает цены на производимую энергию. Перевесят ли потенциальные плюсы нынешние проблемы офшорно-ветряного сектора?
В первой половине 2013 года по всему миру было установлено 1 080 МВт мощностей офшорных ветряков, то есть за шесть месяцев их общемировая мощность выросла на 20%. В итоге к июлю общая мощность морских ветряков поднялась до 6 500 МВт и до конца года (по самым консервативным оценкам) подскочит по меньшей мере до 7 100 МВт.
Эти 40% за год примерно вдвое опережают общие темпы роста ветроэнергетики, где пока доминирует «сухой путь», и равны скорости роста гелиоэнергетики. Разумеется, на фоне 300 ГВт наземной ветроотрасли это скромные цифры. Зато их динамика толсто намекает на то, что вскоре всё может измениться.
Вверху: темпы ввода новых офшорных ветряков. Внизу: общие мощности «офшорников» по странам. (Здесь и ниже иллюстрации GWEC.)
Более половины (3 400 МВт) этих мощностей принадлежат Британии, а ещё 1 200 МВт — Дании. Но, несмотря на заметные успехи, налицо типичные издержки европодхода к возобновляемой энергетике, а именно старое доброе «любой ценой». В той же Великобритании резкий рывок (ввод 500 МВт в первой половине 2013-го и ещё 12 000 МВт на разных фазах строительства) обеспечен за счёт очень высоких цен покупки электричества офшорных турбин. Ну а экономика Дании просто физически не способна на мощный спрос: 30% электроэнергии там и так получают от ветра.
Гораздо зрелищнее перспективы, открывающиеся перед морскими ветряками в Азии. КНР намерена довести свои сегодняшние 390 МВт до «круглых» 5 000 МВт уже к 2015 году, и реализация этого плана (не предусматривающего, в отличие от Европы, завышенных цен на покупку такой энергии) уже на полном ходу.
Ещё интереснее в этом смысле японская ситуация: там просто мало мелководий, а ветер на суше нетороплив, поэтому острая необходимость в размещении ветрогенераторов в море породила принципиально иной подход к возведению офшорных эоловых ЭС. В ноябре 2013-го Toda Corp. ввела в строй плавучую ветротурбину на 2 Вт — первую очередь 16-мегаваттной станции, запуск которой намечен на «ближайшее время». К 2020 году проект будет расширен до 1 000 МВт, однако если с тайфуноустойчивостью всё будет хорошо, то общий ввод таких мощностей наверняка превысит эти цифры.
Развитие именно плавучих турбин, по всей видимости, станет главным направлением морской ветроэнергетики будущего. Во-первых, именно дорогостоящие фундаменты для глубин в десятки метров — главная причина, по которой сухопутные ветряки дают электричество вдвое дешевле офшорных. Во-вторых, фундаменты не позволяют вывести ветроэнергетику туда, где глубже 32 м. На примере США это означает, что традиционные «офшорники» могут иметь мощность не более 530 ГВт, то есть их генерация в принципе не превысит 40% нынешнего потребления США. В случае использования плавающих турбин в территориальных водах США ветер экономически целесообразных среднегодовых скоростей позволяет развернуть 4 100 ГВт установленных мощностей — и вряд ли страна сможет потребить их выработку даже через полвека. Попросту говоря, выйдя в открытое море, ветряки по всему миру получат десятикратный скачок в потенциальной мощности, не говоря уже о принципиально низкой цене.
Строго говоря, пока оценки «на порядок» — это лишь приближение. Офшорные ветряки находятся на весьма ранней стадии развития, и часто мы просто не знаем их возможностей, используя новый энергоисточник не самым эффективным способом. По сути, все нынешние 6 500 МВт их мощностей представляют собой ветряки, выстроенные в ровные ряды. Между тем свежее исследование, проведённое океанологом Кристиной Арчер (Cristina Archer) из Делавэрского университета (США), указывает на то, что в такой конфигурации турбины мешают друг другу куда сильнее, чем могли бы при частично зигзагообразном размещении.
Взяв за основу действующую шведскую офшорную ветростанцию, исследователь смоделировала выработку ею электричества в шести альтернативных прямой линии вариантах. Выяснилось, что при самой неэффективной из этой полудюжины «кривых» раскладок производство растёт на 13% в сравнении с нынешней доминирующей «прямой». Ну а зигзагообразная конфигурация каждого второго ряда повышала выработку с той же площади моря при том же количестве ветряков и тех же расходах на их установку на 33%. Будь это известно при строительстве шведской ВЭС, стоимость произведённого ею киловатт-часа была бы на 25% меньше!
Три частично затопленных циклопических стальных поплавка в 32 м высотой каждый, лопасти диаметром 80 м — так выглядит первая плавающая коммерческая ветряная турбина в Азии, построенная Hitachi этим летом.
Разумеется, при этом вырос и коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) каждой турбины. Увеличив расстояние между ними в ряду и расположив их зигзагообразно вдоль направлений господствующих ветров, г-жа Арчер получила годовой КИУМ на треть больше нынешнего: 40% против 30% (откуда и рост выработки).
Само собой, эти революционные выкладки надо проверить на практике, хотя модель была сравнительно простой, а потому вряд ли ошибается. Но если данные Кристины Арчер подтвердятся, это значит, что выработка электричества от морских ветряков может закрывать потребности сетей куда дольше, чем считалось. А более стабильная генерация радикально снижает требования к накоплению выработанной энергии и подстраховке эоловых мощностей обычными ТЭС.
Внедрение «зигзагообразных» ветроферм вкупе с распространением бесфундаментных турбин, реализуемых Hitachi, может иметь для офшорных ветряков тот же эффект, что для гелиоэнергетики имело недавнее резкое снижение цен на фотоэлементы, одновременно с появлением технологий их сравнительно дешёвой ориентации «по Солнцу».
Похоже, морские ветряки, как и чуть раньше гелиоэлектростанции, могут переместиться из области недешёвой экоэкзотики прямиком в большую энергетику. Причём в ближайшие годы. Да будет так?
Подготовлено по материалам sustainablog.
Источник: compulenta.computerra.ru.
Рейтинг публикации:
|
