Rozpoczyna się wyścig o wprowadzenie „superwymiarowych” turbin wiatrowych

W niezbyt odległej przyszłości wody położone w odległości 15 mil od Martha's Vineyard będą domem dla potencjalnie kluczowej części przyszłości energetycznej Ameryki: 800-megawatowej elektrowni Vineyard Wind 1, projektu opisanego jako „pierwsza w kraju morska farma wiatrowa na skalę komercyjną”. .”

Budowa Vineyard Wind 1 rozpoczęła się w zeszłym roku, obiekt będzie wykorzystywał wersje turbin Haliade-X firmy GE Renewable Energy o mocy 13 MW. Dzięki wysokości do 260 metrów (853 stóp), średnicy wirnika 220 metrów i łopatom o długości 107 metrów, Haliade-X należy do nowej generacji turbin, które mają zostać zainstalowane w nadchodzących latach.

Oprócz GE, inne firmy przyłączają się do ustawy o wielkich turbinach. W sierpniu 2021 r. chińska inteligentna energia MingYang ujawnił szczegóły konstrukcji o wysokości 264 metrów który będzie wykorzystywał ostrza o długości 118 metrów.

Gdzie indziej duńska firma Vestas pracuje nad 15-megawatową turbiną, która będzie miała wirnik o średnicy 236 metrów i 115.5-metrowe łopaty, podczas gdy Siemens Gamesa Energia odnawialna opracowuje turbinę zawierającą 108-metrowe łopaty i średnicę wirnika 222 metry.

Przyczyny tego wzrostu wielkości są jasne. Jeśli chodzi o wysokość, Departament Energii Stanów Zjednoczonych twierdzi, że wieże turbin „stają się wyższe, aby wychwytywać więcej energii, ponieważ wiatr zazwyczaj wzrasta wraz ze wzrostem wysokości”.

Większa średnica wirnika też nie jest tylko na pokaz, a DOE zauważa, że ​​„umożliwiają turbinom wiatrowym omiatanie większego obszaru, wychwytywanie większej ilości wiatru i wytwarzanie większej ilości energii elektrycznej”.

Bardzo podobnie jest z ostrzami. DOE twierdzi, że dłuższe łopaty mogą „wychwycić więcej dostępnego wiatru niż krótsze łopaty – nawet na obszarach o stosunkowo słabszym wietrze”.

Pojawienie się na rynku ogromnych turbin jest dobrym pomysłem, ale sama ich skala może stanowić szereg średnio- i długoterminowych wyzwań dla sektora, tworząc punkty krytyczne, które mogą powodować bóle głowy.

Staranny

Weź instalacje. W lutym, badania Rystad Energy szczegółowo omówiono niektóre możliwe kwestie związane ze statkami używanymi do instalowania morskich turbin wiatrowych na morzu.

Nie licząc Chin, stwierdzono, że turbiny wiatrowe odnotowały w ostatnich latach „skok wzrostu”, który wzrósł ze średnio 3 megawatów (MW) w 2010 r. do 6.5 MW obecnie.

Wyjaśniono, że zmiana ta prawdopodobnie się utrzyma. „Turbiny o mocy większej niż 8 MW stanowiły zaledwie 3% instalacji na świecie w latach 2010–2021, ale według prognoz odsetek ten wzrośnie do 53% do 2030 r.”

Powyższe dane dotyczą wyłącznie morskich turbin wiatrowych. Według firmy zajmującej się badaniami energetycznymi i analityką biznesową popyt na statki, w których można instalować większe turbiny morskie, przewyższy podaż do roku 2024.

Operatorzy, jak stwierdzono, „będą musieli zainwestować w nowe statki lub zmodernizować istniejące, aby zainstalować ogromne turbiny, które, jak się oczekuje, staną się normą do końca dekady, w przeciwnym razie tempo budowy morskich instalacji wiatrowych może spowolnić”.

„Gdy turbiny były mniejsze, instalację można było przeprowadzić przy użyciu floty morskich statków wiatrowych pierwszej generacji lub przerobionych jackupów z przemysłu naftowego i gazowego” – powiedział Martin Lysne, starszy analityk ds. platform wiertniczych i statków w Rystad Energy, w oświadczeniu wygłoszonym na konferencji czas.

Ponieważ operatorzy w dalszym ciągu preferują większe turbiny, Lysne stwierdził, że do zaspokojenia popytu potrzebna będzie „nowa generacja specjalnie zbudowanych statków”.

Te wyspecjalizowane statki nie są tanie. Firma amerykańska Energia Dominiumna przykład przewodzi konsorcjum budującemu 472-metrową Charybdis, która będzie kosztować około 500 milionów dolarów i będzie w stanie zainstalować obecne turbiny i turbiny nowej generacji o mocy 12 MW lub większej. W miarę rozwoju turbin w przyszłości będzie potrzebnych więcej statków takich jak Charybda.

„Z obecnej floty specjalnie zbudowanych statków tylko kilka jednostek może zainstalować turbiny o mocy 10 MW+, a żadna nie jest obecnie w stanie zainstalować turbin o mocy 14 MW+” – wynika z analizy Rystad Energy. „To się zmieni około 2025 r., gdy zaczną być dostarczane nowe statki, a istniejące statki otrzymają modernizację dźwigów”. 

porty

Statki transportujące i instalujące turbiny będą odgrywać ważną rolę w nadchodzących latach, ale porty, w których dokują, to kolejny obszar, w którym prawdopodobnie potrzebne będą inwestycje i modernizacje, aby zaspokoić rozwój energetyki wiatrowej.

W komentarzu przesłanym do CNBC e-mailem Lysne z Rystad Energy określił infrastrukturę portową jako „bardzo ważną” z punktu widzenia statku.

W przyszłości wydaje się, że potrzeba będzie dużo pieniędzy. W maju ubiegłego roku raport organu branżowego WindEurope stwierdził, że porty europejskie musiałby zainwestować 6.5 miliarda euro (około 7.07 miliarda dolarów) do 2030 r. w celu „wsparcia rozwoju morskiej energetyki wiatrowej”.

W raporcie omówiono nową rzeczywistość związaną z większymi turbinami oraz jej wpływ na porty i infrastrukturę. „Aby pomieścić większe turbiny i stworzyć większy rynek, potrzebne są zmodernizowane lub całkowicie nowe obiekty” – stwierdzono.

Porty, twierdzi WindEurope, będą również musiały „powiększyć swoje terytorium, wzmocnić nabrzeża, ulepszyć swoje porty głębinowe i przeprowadzić inne prace budowlane”.

Niedawno raport Światowej Rady ds. Energii Wiatrowej również podkreślił znaczenie portów.

„W miarę rozwoju projektów morskich elektrowni wiatrowych i mnożenia się projektów pływających elektrowni wiatrowych na skalę komercyjną, modernizacja portów będzie miała kluczowe znaczenie dla przyszłego sukcesu branży” – stwierdzono.

Organizacja z siedzibą w Brukseli stwierdziła, że ​​rozmiary turbin „drastycznie wzrosły” w ciągu ostatniej dekady, zauważając, że na rynku dostępne są turbiny o mocy 15 MW.

„Eksperci przewidują obecnie, że turbiny o mocy 17 MW będą powszechne do 2035 r.” – stwierdził, po czym dodał, że projekty skupione wokół pływającej morskiej energetyki wiatrowej są opracowywane „w ogromnych ilościach”.

Te „pływające projekty” wymagały „znacznego składowania i montażu przy nabrzeżu, co wymagało bardziej przestronnych obiektów, lądowych połączeń transportowych w obrębie obszarów portowych i portów położonych na głębszej wodzie”.

„Kilka rządów uznało, że modernizacja portów, od Tajwanu po stan Nowy Jork, jest kluczowa dla rozwoju morskiej energetyki wiatrowej”.

W odniesieniu do portów Lysne z Rystad Energy powiedział CNBC, że Stany Zjednoczone – których obecny rynek morskiej energii wiatrowej jest niewielki – „wymagają więcej pracy, ponieważ nie mają takiej samej infrastruktury jak Europa”.

Wydaje się, że zmiany na tym froncie są nadchodzące. Na początku marca br. BP i Równik — dwa przedsiębiorstwa lepiej znane jako producenci ropy i gazu — podpisały porozumienie przekształcenie terminalu morskiego South Brooklyn w morski port wiatrowy.

W oświadczeniu spółka Equinor stwierdziła, że ​​port stanie się „nowoczesnym obiektem postojowym dla projektów Equinor i bp Empire Wind i Beacon Wind”. Twierdzono, że miejsce to będzie „głównym celem przyszłych projektów morskiej energetyki wiatrowej w regionie”. Oczekuje się, że inwestycje w modernizację infrastruktury wyniosą od 200 do 250 milionów dolarów.

Droga przed nami

Wszystko to świadczy o znaczeniu infrastruktury i logistyki. Shashi Barla, globalny szef łańcucha dostaw i technologii energii wiatrowej w Wood Mackenzie, powiedział CNBC, że chociaż firmy miały możliwości technologiczne, wyzwania logistyczne okazały się „bardzo trudne”.

„To nie jest tak, że jest to coś nowego… od pierwszego dnia istnienia branży mówimy o wyzwaniach logistycznych” – powiedział Barla. „Po prostu… dzisiaj w pewnym sensie zbliżamy się do punktu krytycznego”.

Na całym świecie, główne gospodarki ogłaszają plany zwiększenia mocy wytwórczych energii wiatrowej w dążeniu do zmniejszenia naszej zależności od paliw kopalnych.

Chociaż cele te są ambitne, jasne jest, że napotykają wiele przeszkód. Niezależnie od problemów związanych z wielkością turbin, uruchomienie wszystkich tych instalacji będzie wymagało ogromnego wysiłku. Jest co robić.   

„Coraz brak infrastruktury wspomagającej jest postrzegany jako główny czynnik ograniczający rozwój branży wiatrowej” – zauważa raport GWEC.

„W wielu krajach” – dodał – „brak infrastruktury, takiej jak sieci sieciowe i przesyłowe, autostrady logistyczne i porty, ogranicza rozwój energetyki wiatrowej i tłumi innowacje niezbędne do transformacji systemu energetycznego”.

Oprócz tych kwestii interakcja turbin wiatrowych z dziką przyrodą będzie prawdopodobnie kolejnym obszarem poważnej debaty i dyskusji w przyszłości.

Dopiero w zeszłym tygodniu Departament Sprawiedliwości Stanów Zjednoczonych ogłosił, że firma o nazwie ESI Energy Inc „przyznał się do trzech zarzutów naruszenia MBTA”, czyli ustawy o traktatach o ptakach wędrownych.

W miarę postępu XXI wieku energia wiatrowa będzie się rozwijać na ogromną skalę, ale przyszłość nie wygląda gładko. Wraz z niedawnym ostrzeżeniem Sekretarza Generalnego ONZ, planeta była „lunatykowanie do katastrofy klimatycznej”, stawka nie może być dużo wyższa.