Turbiny wiatrowe onshore vs offshore – czym się różnią?

Lokalizacja i konstrukcja

Turbiny wiatrowe na lądzie (onshore) stawia się głównie na otwartych terenach, takich jak pola uprawne czy niezamieszkane obszary. Budowa takich farm wiatrowych jest stosunkowo prosta – poszczególne części turbin przewozi się ciężarówkami, a do ich montażu używa się dużych dźwigów. Ważne jest, aby miejsce było dobrze skomunikowane – czasem wymaga to budowy specjalnych dróg dojazdowych. Równie istotna jest bliskość sieci energetycznej, co umożliwia szybkie podłączenie farmy do systemu przesyłowego. W efekcie farmy na lądzie są tańsze w budowie i powstają szybciej.

Z kolei turbiny morskie (offshore) wymagają zupełnie innego podejścia. Zazwyczaj instalowane są kilkanaście lub nawet kilkadziesiąt kilometrów od brzegu, dlatego transport elementów odbywa się specjalnymi statkami. Montaż turbin na morzu jest bardziej skomplikowany i kosztowny. Fundamenty muszą być mocno osadzone na dnie morskim – najczęściej za pomocą wbitych pali (tzw. monopali) lub kratownicowych konstrukcji, które wytrzymują trudne warunki morskie. Coraz częściej rozwijane są także pływające turbiny, które można instalować na głębszych wodach, gdzie tradycyjne fundamenty nie są możliwe do zastosowania. Dzięki zastosowaniu specjalnych platform pływających i systemów kotwiczących takie turbiny mają większy potencjał lokalizacji i mogą wykorzystywać silniejsze i bardziej stabilne wiatry na otwartym morzu. Jednak ich instalacja oraz utrzymanie wiążą się z dodatkowymi wyzwaniami technicznymi i logistycznymi.

Parametry techniczne i wydajność

Lądowe turbiny wiatrowe to dziś technologia dobrze znana i stale udoskonalana. Najczęściej spotykane modele mają moc od 2 do 6 MW, a wysokość wieży zwykle mieści się w przedziale 80–160 metrów. Wydajność turbin onshore w dużej mierze zależy od lokalnych warunków – prędkości i stabilności wiatru oraz ukształtowania terenu. Na lądzie wiatr bywa bardziej zmienny i mniej przewidywalny niż na morzu, co przekłada się na mniejszą liczbę godzin pracy z pełną mocą. Dla turbin onshore ten parametr w Europie Środkowej wynosi przeciętnie od 2 000 do 2 500 godzin rocznie. 

Turbiny morskie to prawdziwe giganty – nowoczesne modele osiągają moc od 8 do nawet 15 MW, a ich wysokość wraz z łopatami może przekraczać 250 metrów. Działają w bardziej stabilnych warunkach – na morzu wiatr wieje silniej i z większą regularnością niż na lądzie. Co więcej, nie napotyka tam naturalnych przeszkód terenowych, takich jak wzgórza, drzewa czy zabudowania, które na lądzie spowalniają i zaburzają jego przepływ. Dzięki temu farmy offshore osiągają znacznie wyższą efektywność – standardem są tu 3 500–4 500 godzin pracy z pełną mocą rocznie, a w wyjątkowo korzystnych lokalizacjach nawet więcej.

Aspekty ekonomiczne

Budowa farmy wiatrowej na lądzie jest znacznie tańsza i prostsza logistycznie. Koszt 1 MW mocy zainstalowanej w technologii onshore w Europie waha się zazwyczaj między 1,2 a 1,8 mln euro, co oznacza, że średniej wielkości farma o mocy 50 MW może kosztować 60–90 mln euro. Tańszy transport, brak konieczności budowy skomplikowanych fundamentów, oraz łatwiejszy dostęp serwisowy przekładają się na niższe nakłady inwestycyjne oraz krótszy czas realizacji. W zależności od lokalizacji i modelu finansowania zwrot z inwestycji może nastąpić już po 7–10 latach eksploatacji.

Inwestycje morskie wymagają dużo większych nakładów finansowych – koszt budowy 1 MW to zwykle od 3 do nawet 5 mln euro. Dochodzi tu koszt fundamentów osadzanych w dnie morskim, kabli przesyłowych wysokiego napięcia prowadzonych pod wodą, portów instalacyjnych, a także specjalistycznych statków serwisowych. Mimo to wyższa efektywność pracy turbin i większa moc jednostkowa sprawiają, że farmy offshore mogą generować znacznie więcej energii w skali roku. Dzięki temu ich ekonomika poprawia się w dłuższej perspektywie – szacowany okres zwrotu to zwykle 10–15 lat. W wielu krajach inwestycje morskie wspierane są też przez rządy jako element transformacji energetycznej i zwiększania bezpieczeństwa dostaw.

Wpływ na środowisko i otoczenie 

Farma wiatrowa na lądzie to bezemisyjne źródło energii, ale jej obecność w pobliżu zabudowań może budzić kontrowersje. Mieszkańcy często obawiają się hałasu, efektu migotania cienia od łopat czy wpływu na krajobraz. Choć nowoczesne turbiny są coraz cichsze, a regulacje narzucają minimalne odległości od domów, spór o tzw. uciążliwość wizualną bywa przeszkodą w rozwoju nowych projektów. Dodatkowo farmy onshore mogą wpływać na lokalną faunę, głównie ptaki i nietoperze, dlatego lokalizacje muszą być wybierane z dużą ostrożnością, po konsultacjach środowiskowych.

Farma wiatrowa na morzu nie koliduje bezpośrednio z zabudową ani ruchem lądowym, co ogranicza konflikty społeczne. Mimo to nie jest całkowicie neutralna – budowa fundamentów i prace instalacyjne mogą tymczasowo zaburzyć ekosystemy morskie, a hałas podwodny wpływa na życie ssaków i ryb. Dobrze zaprojektowane farmy mogą jednak współistnieć z naturą – wokół fundamentów często tworzą się sztuczne rafy, a niektóre obszary wykluczone z żeglugi stają się ostoją dla morskiej fauny. Coraz więcej projektów uwzględnia te aspekty już na etapie planowania, a monitoring środowiskowy stał się standardem w realizacjach offshore.

Podsumowanie

Turbiny wiatrowe onshore i offshore pełnią tę samą funkcję, ale różnią się pod wieloma względami – od lokalizacji i konstrukcji, przez koszty budowy, aż po wpływ na otoczenie. Farmy lądowe są tańsze, łatwiejsze w realizacji i szybciej się zwracają, lecz mają ograniczoną moc i bywają źródłem lokalnych kontrowersji społecznych. Instalacje morskie wymagają większych nakładów finansowych i zaawansowanej logistyki, ale oferują wyższą wydajność i możliwość wykorzystania silniejszych, stabilniejszych wiatrów. Oba rozwiązania mają swoje miejsce w transformacji energetycznej – każde z nich sprawdza się najlepiej w określonych warunkach i wzajemnie się uzupełniają.

Źródła: renewableenergyworld.com, tethys.pnnl.gov, besteon.pl

Materiał został przygotowany przez Koło Naukowe Odnawialnych Źródeł Energii “Grzała”
Bartłomiej Kurpiel