Изменение климата является серьезной экологической проблемой, перед которой сегодня стоит мир, и возобновляемые чистые источники энергии, как например ветер, являются значительной частью решения этой проблемы. Энергию ветра можно в избытке найти во многих частях планеты, и ее можно безопасно собирать, чтобы генерировать электроэнергию без производства опасных отходов и нежелательных попутных продуктов.

Энергия ветра как часть разнообразного набора возобновляемых источников энергии также может сделать ценный вклад в энергетическую безопасность и обеспечить сбалансированное удовлетворение растущего спроса.

Ветряные энергосистемы являются одними из наиболее технологически продвинутых и эффективных в плане расходов источников генерации электроэнергии, которые доступны на сегодняшний день. Современные турбины могут производить полезную энергию до 85% года и имеют жизненный цикл как минимум 20 лет. Энергия, произведенная ветряными электростанциями, является одной из самых дешевых форм возобновляемой электроэнергии, доступной на сегодняшний день, и существует реальный потенциал продолжения технологических прорывов, чтобы еще больше снизить затраты.

Ветряная энергия может помочь выполнить национальные и международные цели по снижению выбросов угарного газа и является жизненноважным компонентом стратегии по выполнению целей возобновляемой энергии. Она также увеличивает безопасность поставки и снижает зависимость стран от исчерпаемых источников энергии и импорта.

Диаграмма ниже является упрощенной версией ветряной электростанции, установленной в море.

Колонны (1) устанавливаются в морское дно, когда найдено подходящее место для ветряной электростанции. Защита от эрозии, похожие на морскую защиту, устанавливается внизу, чтобы предотвратить повреждение морского дна. Вершину красят в яркие цвета, чтобы она была заметна судам. Также на ней находится платформа доступа, что позволяет стыковаться с колонной командам сопровождения.

Как только турбина собрана, сенсоры на турбине определяют направление ветра и поворачивают свои головки, называемые nacelle, в сторону ветра так, что лопасти могут получить максимальное количество энергии. Движение ветра по лопастям аэродинамической формы (2) заставляет их вращаться вокруг горизонтальной втулки, которая соединена со стержнем внутри головки. Этот стержень через коробку передач позволяет генератору превратить энергию в электричество. Подводные кабели (4) проводят энергию на оффшорный трансформатор (5), который превращает электричество в высоковольтное (33kV) до того, как провести его 5-10 миль для соединения с энергосистемой в подстанции на земле (6).

Ветряные турбины можно расположить в море, где ветер дует сильнее и можно расположить более крупные турбины. Многие оффшорные ветряные электростанции разрабатываются и строятся в густо населенной Европе, где ограниченное пространство и относительно большие оффшорные зоны с неглубоким уровнем морского дна.

Однако, необходимость решать проблему изменения климата означает, что нужно использовать как можно больше возобновляемых источников энергии, как только можно, и так быстро, как только можно, и это влияет на использование как оффшорных, так и береговых ветряных электростанций. Например, США имеет большие зоны на суше, которые подходят для производства ветряной электроэнергии, и не так много зон в море, которые могли бы подойти для этих целей.

Одним из наиболее крупных районов по производству ветряной энергии в США является зона вблизи мыса Код, где было предложено расположить крупную станцию. Большая часть побережья США также имеет потенциал для строительства оффшорных ветряных электростанций, однако чем дальше от берега строится станция, тем больше возрастают затраты на строительство. Стоимость соединения с электрическими кабелями также значительно возрастает по мере увеличения расстояния от берега.

И все же, существуют преимущества расположения ветряных электростанций дальше в море. Скорость ветра увеличивается, и сам ветер более стабилен. Это означает, что турбины, построенные глубже в море, смогут произвести больше энергии. Многие надеются, что технические сложности будут решены, и что в будущем ветряные электростанции можно будет строить намного дальше в море, возможно, даже на плавучих платформах в море.

Разработчики по всему миру располагают ветряные турбины вне установленных судоходных путей, тем самым избегая конфликты с движением судов. В случае смещения судна с курса, его радар сможет распознать ветряную турбину, которая является отличным объектом на экране радара. Ветряные турбины также оснащены предупреждающими устройствами, чтобы предупреждать суда в неспокойных водах.

Учитывая относительно небольшую площадь морского дна, которое необходимо для строительства, нет свидетельств, которые могли бы доказать, что вылов рыбы снизится в результате увеличения количества ветряных электростанций.

Многие экологические группы считают, что ветряные электростанции обеспечивают благоприятное прибежище для нереста рыб, а так же место, где рыбы могут укрыться от интенсивного рыболовства.

Очевидно, это зависит от размера турбин, того, насколько они близки к берегу, и погодных условий. Многие оффшорные ветряные электростанции даже нельзя разглядеть с берега.

Как и в случае с ветряными турбинами на берегу, оффшорные турбины имеют гарантию и тестируются на устойчивость к экстремальным погодным условиям. В случае суровой погоды лопасти отворачиваются от ветра и замедляются из соображений безопасности, когда скорость ветра достигает 50 миль в час и выше.

Любой проект по строительству ветряной электростанции в море проходит полную проверку на влияние на волны и почву берега до строительства. Однако, структура турбин и расстояние до берега являются такими, что они могут значительно повлиять на морское дно или движение волн. Не существует доказательств из опыта, которые подтверждали бы, что ветряные электростанции имеют негативное влияние на прибрежные процессы.

Прибрежная эрозия почвы происходит от более высокого уровня моря и более суровых погодных условий из-за глобального потепления, что признано повсеместно, и эти процессы значительно превышают возможное влияние оффшорных ветряных станций.

Существуют три значительных стадии ветряных электростанций в море с точки зрения морских обитателей: строительство, работа и разборка. Строительство и разборка могут явиться причиной наибольшего вреда, и ветряная отрасль, также как и несколько групп по сохранению морской жизни, в настоящее время проводят исследования по влиянию этих процессов на обитателей моря.

Однако, важно рассматривать это влияние в контексте другой деятельности человека в море, такой как рыболовство, судоходство, добыча нефти и газа, и т.д. Также необходимо заметить, что длительность строительства и разборки ветряной электростанции в море составляет всего около 6 месяцев. В течение периода работы станции в 20 лет не было обнаружено никакого влияния на морскую жизнь.

Как и при других вопросах местной экологии, эти проблемы решаются в то время, когда проект ветряной электростанции проходит получение разрешений.

Ветряная энергия является наиболее динамично растущим источником энергии, темп роста которого в среднем составил 32% за последние 10 лет по всему миру. Экономический объем рынка ветряной энергии во всем мире оценивается в $36 млрд. в год на новом генерирующем оборудовании. Более 70 стран по всему миру содействуют этому росту, и количество людей, задействованных в этой отрасли по всему миру оценивается в 200 000 человек. Согласно Европейской ассоциации ветряной энергии, генерация 12% энергии Евросоюза из ветра создаст 368 000 новых рабочих мест в течение 13 лет, в то же время увеличивая энергетическую безопасность и генерируя богатство стран.

Рост и проблемы оффшорной ветряной энергии

Великобританская компания-аналитик Douglas-Westwood выпустила последний выпуск своего отчета «Мировая оффшорная ветряная энергия», который выделяет значительный рост, но также и проблемы быстро растущих затрат и сложностей, с которыми сталкивается проектное финансирование.

Фирма сообщает, что отрасль сейчас растет, и развитие рынка многообещающее с рекордными объемами мощностей в строительстве. Значительный рост уровня использования ожидается в ближайшие годы, однако уровни установленных мощностей достигнут пика в 2011 г. с небольшим спадом в 2012 и 2013 гг.

Согласно исследованию «Мировая оффшорная ветряная энергия 2009-2013 гг.» в рынок оффшорного ветра будет вложено €21.6 млрд. ($31.0 млрд.) капитала в пятилетний период до 2013 года при установке 6,6 GW новых мощностей по всему миру. Так как в настоящий момент рынок составляет 1,5 GW мощности, это является значительным ростом рынка и выразится в ежегодных капитальных затратах более €6.2 млрд. на пике.

Из наиболее крупных рынков доминирует Великобритания с новыми мощностями в 3 GW до 2013 года, рынок стоимостью €10.7 млрд. Долгосрочные перспективы положительны, при том, что идет третья фаза лицензирования на рынке. Недавние изменения в механизме лицензирования привели к долгожданному продвижению проектов, которые не могли получить нужные подписи из-за недостаточной прибыльности ввиду роста затрат.

Вторым крупным игроком рынка является Германия, в которой планируется установить 1,5 GW мощностей. Стабильные рыночные механизмы и недавние соглашения по присоединению к внешней сети помогли Германии запустить один из крупнейших рынков в мире в ближайшее десятилетие.

Новые проекты в Дании сейчас находятся в фазе строительства и тендеров, что добавит в стране новые мощности объемом в 875 MW за рассматриваемый период. Долгосрочный потенциал страны оценивается как очень сильный.

Первая коммерческая деятельность по ветряной оффшорной энергии вне Европы проходит в Китае, в которой есть один почти законченный проект. Быстрые темпы развития позволят рынку в этой стране расти уверенно. Китай также осуществляет поставки для европейских оффшорных ветряных проектов.

В США был осуществлен значительный прогресс в новой администрации по установлению необходимых механизмов, которые позволили развивать проекты по оффшорной ветряной энергии. За этим должно последовать развитие логистической цепочки, и необходимо работать над поставками, установкой и логистикой.

Говоря о новом отчете, менеджер отдела возобновляемых ресурсов, Адам Вествуд прокомментировал: «В отрасли сейчас появляются новые крупные проекты, процессы строительства и тендеров будут продолжаться еще 3-4 года. Начало нового десятилетия будет сложным, так как отрасль попытается продержаться при постепенном росте затрат».

 

Компания ABS провела изучение возможных опасностей как первый этап стадии Предварительного планирования и консультации проекта WindFloat для компании Principle Power, который является новой плавучей структурой поддержки для крупных оффшорных ветряных турбин.

WindFloat является одной из нескольких концепций плавучих оффшорных систем поддержки, которые в настоящий момент находятся в разработке. «Разумно рассматривать эти концепции как оффшорную структуру, – говорит Доминик Роддье, главный управляющий по технологии компании Principle Power Inc. – Разрабатывая структуру мы стремились к поиску синергии с нефтегазовыми концепциями – от фиксированных платформ к Spars, а затем к полупогружным платформам».

Уникальный дизайн включает трехколонную плавучую структуру, способную поддерживать определенную оффшорную ветровую турбину, произведенную для морского применения, мощностью от 3,6 до 10 мегаватт (MW). Инновационный дизайн WindFloat предотвращает движение, вызванное турбиной либо волнами, позволяя располагать ветряные турбины в ранее недоступных местах, где глубина моря достигает 50 м и ветряные ресурсы более обширны.

Мощность: 5-10 MW

Диаметр ротора: 120-150 м

Высота стержня турбины: 100 м

Вес головки турбины: 300-400 тонн

Высота башни: 300-400 тонн

Вес корпуса: < 2,000 тонн

Общий вес: < 8,000 тонн

Осадка корпуса: 20 м

Рабочая глубина моря: > 50 м

Традиционная швартовка.

Offshore Wind: The Environmental Implications
Horns Reef Offshore Wind Farm: Environmental Issues
AWEA Fact Sheet: Offshore Wind Energy