Оффшорные ветряные электростанции: плюсы и минусы для моряков

Offshore Wind Installation
Image Credits to The Telegraph

Термин «оффшорная энергетика» давно утратил свой нефтяной запах. Сейчас под ним подразумевают альтернативные источники энергии: ветряные, волновые, приливные электростанции. Технологическое развитие способствует активному развитию оффшорной ветроэнергетики; в то время как потребность в экологически чистой и рентабельной электроэнергии актуальна как никогда.

По данным World Forum Offshore Wind, 2018 год стал рекордным для отрасли. В течение года добавилось почти 5 ГВт мощности, в результате чего общая мировая мощность оффшорных Ветряных Электростанций (ВЭС) достигла 22 ГВт; и это не передел. Организация World Forum Offshore (WFO) провозгласила миссию «500 в 50», направленную на установку морских станций, способных производить 500 ГВт энергии по всему миру к 2050 году.

Итак, что мы знаем о современной оффшорной ветроэнергетике? Как судоходная отрасль уживется с таким количеством морских электроустановокс? Станут ли ветряки источником раздражения для морских специалистов, вынужденных постоянно обходить прибрежные электростанции, или они создадут новые возможности для работы в море, открыв перспективные оффшорные вакансии?

Интересные факты про морские ветряные электростанции:

  • В мире насчитывается 5 556 оффшорных ветряных установок (ВЭУ).
  • Installation at Hornsea One
    Image Credits to BBC

    Крупнейшая в мире морская ВЭУ начала работу 15 февраля 2019 года. Установка высотой 190 м – первая из 174 ветряков, которые будут построены на территории станции Hornsea One, расположенной в 120 км от побережья Йоркшира. После завершения в 2020 году она будет производить электричество для миллиона домов.

  • Большинство оффшорных ветряных электростанций расположены в Германии, Дании, Великобритании, Испании и других европейских государствах.
  • Тем не менее, Китай, Тайвань, Южная Корея и США активно включились в программу строительства морских ВЭС.
  • На данный момент морская ветряная электростанция на 90% дороже, чем сжигание ископаемого топлива, и на 50% дороже, чем атомная энергетика. Однако каждый ветряк работает 40 лет и не производит токсических отходов.
  • Морские ветряные установки производят на 50% больше энергии, чем береговые ветряные фермы благодаря более высокой скорости ветра в море.
  • Социологические исследования показали, что при выборе между двумя проектами городское сообщество с большей вероятностью отдаст предпочтение оффшорной ВЭС по эстетическим соображениям (принцип «с глаз долой»).
  • Deme OrionСамое большое и технически совершенное судно для установки ВЭУ будет спущено на воду в 2019 году. DP3 DEME Orion будет иметь длину 216,5 метра. Кроме того, на нем будет установлен кран грузоподъемностью 3000 тонн с вылетом стрелы 170 метров.

 

Перспективы оффшорной ветроэнергетики

Несмотря на некоторые технологические и экономические трудности при разработке проектов в индустрии оффшорных ветряных электростанций наблюдается экспоненциальный рост. Сегодня, когда более крупные и совершенные оффшорные установки производят большую мощность, а технология прокладки кабелей отработана, привлечение инвесторов идет еще активнее. Более того, правительства субсидируют или предоставляют привилегии ВЭС во многих странах.

Даже если не принимать во внимание оптимистичную миссию WFO, недавно был опубликован свежий отчет Navigant Research, в котором утверждается, что в период между 2018 и 2027 гг. будет установлено более 69 ГВт новых оффшорных ветряных мощностей, а к  2030 г. морскими ВЭС будет производиться 100 ГВт экологически чистой энергии.

Borkum Riffgrund 1
Image Credits to Youtube

Такой темп развития означает, что для достижения своих целей отрасль оффшорной ветроэнергетики будет поглощать много рабочей силы, что является отличной новостью для профессионалов во всем мире. Эксперты полагают, что к 2030 году в ЕС в ветроэнергетике будет занято 479 000 человек, из которых 294 000 – 61% от общего числа – будет приходиться на оффшорную ветроэнергетику. В глобальном масштабе Global Wind Energy Council (GWEC) ожидает, что к 2030 году в ветроэнергетике будет занято от 800 000 до 3 миллионов человек в зависимости от рассматриваемого сценария развития. Например, в команду специальных судов, которые участвует в строительстве морских ветряных электростанций, входят примерно 130 человек; и таких судов на каждом проекте минимум три. Затем, есть специалисты, которые сооружают и обслуживают ВЭУ. В настоящее время это растущий рынок труда с множеством вакансий.

Как оффшорные ВЭС мешают судоходству

Несмотря на привлекательные перспективы карьерного роста, оффшорная ветроэнергетика – не универсальный выбор. Более того, для профессиональных моряков, ветряки, загромождающие и без того перегруженные морские пути, скорее станут помехой.

Пока не так много несчастных случаев, связанных с оффшорными ВЭС. Самым известным из них является столкновение вспомогательного судна OMS Pollux с установкой у побережья Англии в августе 2014 года. Ни один из 18 членов экипажа не пострадал, но на судне произошла утечка топлива.

Wadden Sea
Image Credits to Grean Pearls

Тем не менее, эксперты признают, что небольшой процент аварий объясняется только умеренным количеством морских ветряных электростанций. Команда исследователей из Швеции представила расчет столкновения судов с ветряками в Ваттовом  море, где плотность судоходных линий и ветряных электростанций на сегодняшний день максимальна. В результате они получили неизбежное столкновение каждые 10 лет. Ученые также признали, что они не включили в свои расчеты человеческий фактор, который, безусловно, увеличит вероятность аварии.

Даже такая статистика требует коррекции, ведь в случае аварии танкера или пассажирского судна последствия одного столкновения могут быть катастрофическими. Поэтому, сейчас каждый проект оффшорной ВЭС проходит процесс Оценки Навигационного Риска (Navigational Risk Assessment), а также Оценку Воздействия на Окружающую Среду (Environmental Impact Assessment). Однако только Нидерланды производят NRA на правительственном уровне. Остальные страны оставляют оценку рисков разработчикам проекта.

NRA – комплексное исследование, которое определяет сосуществование морской ветряной электростанции с местной судоходной и рыболовной промышленностями.  Часто оно принимает форму официальной оценки безопасности, разработанной IMO (FSA). Недавнее исследование показало интересный результат. Только 16% моряков знают об оценках навигационного риска (Navigational Risk Assessment) для оффшорных ВЭС, и среди этих 16% только половина согласна с их результатами.

Между тем, каждый NRA является довольно интересным документом, содержащим карты AIS, возможные сценарии и расчеты столкновений между установками  и судами в наиболее загруженных навигационных зонах. Например, для ветряной электростанции Omø Syd в Дании прогноз следующий: наличие ВЭС увеличило вероятность посадить судно на мель до 1 инцидента в 40 лет, а вероятность столкновения между судами теперь существует каждые 18 лет.

Навигационная безопасность

В настоящее время ведется активная дискуссия о том, как обеспечить навигационную безопасность в районах морских ветряных электростанций. Некоторые моряки отмечают, что проблема преувеличена. ВЭС имеют четкую световую индикацию в ночное время и выстроены четкими рядами, поэтому прокладка курса не составляет труда. Но все расчеты показывают, что столкновения будут происходить время от времени. Ученые подсчитали, что если для спасения дрейфующих судов использовать флот служебных буксирных судов, то в некоторых районах вероятность столкновения может быть снижена до 1 в 100 лет, но эти расчеты по-прежнему не включают фактор человеческой ошибки.

Поэтому инженеры выдвинули идею защитных оболочек из резины или стали, которые защищали бы как сами установки, так и суда. Другие идеи дизайна предполагают использование резинового буфера, подушек из алюминиевой пены и надувные конструкций из труб, которые должны выдержать столкновение с кораблем. Однако некоторые эксперты, например Louis Coulomb, голландский инженер-проектировщик, специализирующийся на разработке ветряных установок, придерживаются противоположной точки зрения. Он утверждает, что такая защитная броня может весить до 130 тонн и стоить как треть основания и турбины. Таким образом, более разумно сэкономить на защитных мерах и позволить установке упасть, не повредив или умеренно повредив судно в случае столкновения.

Однако этот метод не подходит для ВЭУ последнего поколения, построенных далеко от побережья, где море глубокое и бурное. Такие установки выше (до 190 м) и поддерживаются подводными треногами, а не хрупкими одноопорными основаниями как на мелководье. Если судно врежется в одну из диагональных стоек треноги под неудачным углом, в корпусе может образоваться серьезная пробоина, даже если он двойной.  Сейчас ведется поиск решения данной проблемы.

 

Развитие оффшорной ветроэнергетики происходит на наших глазах. Технологии все еще совершенствуются, к строительству подключаются новые страны, все заинтересованные стороны продолжают накапливать опыт. Например, пару месяцев назад ветряное сообщество обнаружило, что до сих пор не существует международных стандартов устойчивости против циклонов и землетрясений для ветровых установок. Необходимость в таком документе стала очевидной, когда к строительству оффшорных ВЭС подключились азиатские страны. Так, например, в провинции Гуандун в Китае, которая в ближайшие пару лет получит 500 морских ветряных установок, в течение 2018 года было 18 тайфунов. Теперь DNV GL призывает заинтересованные стороны принять участие в разработке такого стандарта.

Этот пример демонстрирует, что индустрия альтернативной оффшорной энергетики еще очень молода, но за ней стоит много ресурсов и инициатив. Таким образом, существует огромный потенциал для развития как внутри самой оффшорной ветроэнергетики, так и для вспомогательных отраслей, таких как морская оффшорная индустрия, снабжение и технические сервисы.