Stan i perspektywy rozwoju morskiej energetyki wiatrowej w Europie

Morska energetyka wiatrowa jest stosunkowo nową technologią pozyskiwania energii elektrycznej. Pierwsze elektrownie na morzu powstawały już w latach 90., ale znaczący wzrost mocy zainstalowanej można było zaobserwować dopiero od roku 2001.

Na początku 2010 roku w Europie funkcjonowało 38 morskich farm wiatrowych o łącznej mocy 2056 MW. W trakcie budowy jest teraz 17 farm o całkowitej mocy ponad 3,5 GW. Tylko w roku 2009 ukończono osiem projektów, dzięki którym przyłączono do sieci dodatkową moc 577 MW.

Według scenariuszy przygotowanych przez przemysł oraz planów rządowych poszczególnych państw, oszacowano tempo rozwoju sektora do roku 2020 oraz 2030. Do 2020 roku zatem najbardziej intensywny rozwój energetyki wiatrowej będzie miał miejsce na Morzu Północnym. Po 2020 roku do grupy liderów na Bałtyku ma szansę dołączyć Polska (zajmując drugie miejsce po Szwecji w zakresie mocy zainstalowanej).

Morska energetyka wiatrowa jest obecnie jedną z najintensywniej rozwijanych technologii pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych. Będzie ona miała szczególne znaczenie dla osiągnięcia uzgodnionych dyrektywą 2009/28/WE15 poziomów produkcji energii z OZE do 2020 roku przez co najmniej kilka państw UE.

Potencjał i prognoza rozwoju morskiej energetyki wiatrowej w Polsce

Rozważając budowę morskich farm wiatrowych w Polsce, błędem byłoby porównywanie kosztów produkowanej    w nich energii w okresie po 2020 roku z kosztami energii elektrycznej produkowanej z odnawialnych i konwencjonalnych źródeł energii przed 2010 rokiem. Analizy w celu porównania kosztów energii z OZE na 2020 rok wykonała Komisja Europejska w ramach tzw. „Drugiego strategicznego przeglądu wspólnotowej energetyki 16”.

Zdaniem KE, farmy wiatrowe charakteryzują się najkrótszym okresem budowy spośród wszystkich nowych technologii energetyki odnawialnej, a morska energetyka wiatrowa pod względem średnich kosztów już w 2020 roku zbliży się do kosztów energetyki lądowej.

Na podstawie analizy uwarunkowań naturalnych oraz możliwych konfliktów przestrzennych wyodrębniono na obszarze polskiego morza terytorialnego oraz wyłącznej strefy ekonomicznej lokalizację o potencjale technicznym wynoszącym do 20 GW.

Dodatkowo wykluczenia związane z obszarami NATURA2000 zredukują ten potencjał do 7,5 GW.

Uwarunkowania techniczne rozwoju morskiej energetyki wiatrowej

Obecnie rozwój projektów morskich farm wiatrowych koncentruje się na stosunkowo małych głębokościach (do 20 m) oraz blisko lądu (do 20 km). Niemniej jednak rozwój technologii oraz doświadczenie firm inwestujących w sektor energetyki wiatrowej powoduje, że morskie farmy wiatrowe będą w przyszłości lokalizowane na coraz głębszych i bardziej odległych rejonach mórz. Przewiduje się, że do 2030 roku standardem będzie lokalizacja farm wiatrowych na morzach w odległości do 60 km od lądu i głębokości 60 m. Obiekty zlokalizowane na wodach o znacznej głębokości (powyżej 60 m) będą prawdopodobnie wykorzystywały technologie platform pływających, które na większą skalę pojawią się po 2020 roku.

Obecnie na rynku turbin wiatrowych morskich działa sześć głównych dostawców (Siemens, Vestas, Repower, BARD, Multibrid i Nordex). Oferowane przez nich turbiny są w większości adaptacją konstrukcji lądowych.
Przeciętna moc zainstalowana turbiny wiatrowej na morzu w roku 2013 przekroczy prawdopodobnie 5 MW. Technologie tej skali są już dostępne, trwają również prace nad większymi turbinami (rzędu 10 MW, np. Clipper Britannia). Koncepcje te będą niestety trudne do realizacji na większą skalę ze względu na ograniczoną dostępność sprzętu (dźwigi, statki transportowe) umożliwiającego instalację tak dużych i ciężkich elementów.
 
Współczesna technologia stawiania fundamentów pod morskie elektrownie wiatrowe pozwala na instalowanie jednostek 2–3 MW na wodach o głębokości do 20 m. Jednakże im dalej farmy wiatrowe przesuwać się będą w głąb morza, na większe głębokości, tym fundamenty będą wymagać udoskonaleń, najprawdopodobniej w kierunku konstrukcji z trzema lub czterema podporami, bądź z fundamentem grawitacyjnym, czyli płytą betonową wylaną na dnie morza.

Dużym wyzwaniem jest opracowanie technologii transportu wyposażenia farm wiatrowych na miejsce instalacji z różnych miejsc Europy. Oprócz bezpiecznego transportu turbin problemem jest instalacja w miejscu ich przeznaczenia. Doświadczenie nabyte w innych gałęziach przemysłu pozwala stwierdzić, że zdecydowaną redukcję kosztów uzyskać można poprzez zmniejszenie czasu pracy w warunkach morskich oraz maksymalizację zakresu prac na lądzie.

Kolejnym istotnym aspektem z punktu widzenia rozwoju sieci morskich jest infrastruktura przesyłu energii elektrycznej, do której zalicza się całe wyposażenie oraz okablowanie służące podłączeniu turbiny do sieci. Największym problemem jest zintegrowanie systemu przesyłowego sieci morskich z systemem przesyłu energii na lądzie, gdyż obecna infrastruktura nie pozwala na wykorzystanie w pełni potencjału morskiej energetyki wiatrowej.

Obecnie najbardziej atrakcyjną technologią w sieciach morskich jest HVDC (ang. High Voltage Direct Current), oferujące możliwość pełniejszej kontroli i zarządzania strumieniem wytwarzanej na morzu energii elektrycznej (transmisja i szybki dostęp do rynku obrotu energią), i niskie straty energii na przesyle. Dzisiejsze technologie pozwalają m.in. na przesył energii na długich dystansach (do 600 km) z gwarancją minimalnych strat, a mniejsze przekroje przewodów minimalizują oddziaływanie na środowisko i koszty budowy.
W przypadku realizacji możliwego optymistycznego scenariusza do 2020 roku, a więc budowy w Polsce 1,5 GW mocy w morskich elektrowniach wiatrowych, stworzonych zostałoby prawie 8 tys. miejsc pracy we wszystkich sektorach związanych z rozwojem morskich farm wiatrowych w polskiej części Morza Bałtyckiego.

Morska energetyka wiatrowa powinna stać się jedną z krajowych specjalności eksportowych, promowanych w programach rządowych (takich jak inicjatywa Ministerstwa Środowiska GreenEvo, czy programy Ministerstwa Gospodarki wspierające sektory o dużych możliwościach eksportowych) oraz przez służby dyplomatyczne, jak też powinna być przedmiotem celowego poszukiwania inwestorów zagranicznych wnoszących wymierne wartości dodane.

Kinga Kalandyk
Redakcja GLOB Energia

Cały artykuł dostępny w GLOBEnergia 6/2010

globenergia 06.2010
art str 1art str 2art str 3art str 4