October 19, 2020
Příbřežní větrné turbíny najdete všude od tropů po Arktidu. Před třemi desetiletími je vývojáři začali umisťovat na pevné základy na moři, což podnítilo vzestup trhu s větrnými elektrárnami na moři, na němž v roce 2019 přibylo 6,1 gigawattů nové kapacity.
Nedávno se větrný průmysl pustil do ještě ambicióznějšího počinu: místo pevných základů umístil turbíny na plovoucí plošiny ve vodě. Nyní je plovoucí větrná energie na pokraji komerční zralosti a má potenciál stát se jedním z nejdůležitějších nových trhů s obnovitelnou energií.
Takže, co je to plovoucí větrná energie na moři?
Je to v podstatě přesně to, jak to zní. Místo toho, abyste větrnou turbínu umístili na pevný základ v moři, připevníte ji ke konstrukci, která plave ve vodě. Konstrukce je připoutána k mořskému dnu, aby ji neodneslo na pláž nebo do plavební dráhy.
Dnešní návrhy plovoucích větrných elektráren počítají s použitím standardních pobřežních turbín, vývozních kabelů a materiálů pro vyvážení zařízení. Hlavní rozdíl mezi plovoucími větrnými elektrárnami a větrnými elektrárnami na pevných základech na moři spočívá v tom, že ty druhé jsou omezeny na hloubku vody do přibližně 165 stop.
Jak plovoucí větrné elektrárny na moři fungují?
Pro udržení turbín ve svislé poloze se plovoucí základy spoléhají na princip ledovce:
Ve skotské elektrárně Hywind, která je dnes jedinou komerční plovoucí větrnou farmou na světě, má každá turbína Siemens SWT-6.0-154 hmotnost hlavy věže přibližně 350 tun a stojí na základech se zhruba 6 060 tunami pevného balastu a výtlakem přibližně 13 230 tun.
Pokud je voda pod turbínou dostatečně hluboká, nemusí na tvaru základů příliš záležet. V praxi se však vývojáři plovoucích základů soustředili na konstrukce, které budou levné na stavbu a snadno se s nimi bude pracovat z hlediska provozu a údržby.
To stále ponechává velký prostor pro fantazii: Každý vývojář má jiný koncept a přesvědčivé argumenty, proč je právě ten nejlepší. Na trhu dnes vedou čtyři základní návrhy.
Společnost Equinor (dříve Statoil) využila svých zkušeností z ropného a plynárenského průmyslu a založila svou průkopnickou plovoucí plošinu Hywind na konstrukci bóje s pruty, jejíž stabilita se opírá o gravitaci. Bóje se skládá z částí a sahá až do hloubky přibližně 260 stop pod mořskou hladinou, takže je vhodná pro hloubky zhruba 310 až 390 stop.
Jiní vývojáři, například společnosti Principle Power a Hexicon, upřednostňují konstrukci poloponořitelné plošiny, která se při stabilitě spoléhá na vztlak a je vhodná pro menší ponory. Kritici upozorňují, že velké rozměry těchto konstrukcí by mohly omezit manévrovatelnost v přístavech.
Třetím návrhem, který prosazuje francouzský výrobce základen Ideol, je čtvercový člun, který obsahuje tlumicí bazén pro udržení stability turbíny. Stejně jako poloponořený model je vhodný pro mělčí vody a Ideol se chlubí tím, že jeho betonová výroba se hodí z hlediska místního obsahu.
Nakonec, koncepce nazvaná platforma s napnutou nohou spoléhá na napnutý kotevní systém, který zajišťuje stabilitu. Díky tomu má konstrukce menší fyzickou plochu a je potenciálně levnější než konkurenční modely. Vývoj této koncepce vede dánská společnost Stiesdal Offshore Technologies s produktem nazvaným TetraSpar.
Equinor byl první společností, která postavila plovoucí větrnou farmu v komerčním měřítku, a doposud je její návrh Hywind jediným, který má významné provozní výsledky.
Norský energetický gigant tvrdí, že se mu podařilo snížit náklady až o 70 procent mezi prvním demo projektem u pobřeží Skotska a komerční větrnou farmou o výkonu 30 megawattů. U projektu Tampen s výkonem 88 MW, který má být uveden do provozu u norského pobřeží v roce 2022, očekává snížení nákladů na založení až o dalších 50 procent.
V únoru Sebastian Bringsværd, vedoucí oddělení rozvoje plovoucích větrných elektráren společnosti Equinor, uvedl cíl snížit do roku 2030 náklady na 40 až 60 eur (44 až 66 dolarů) za megawatthodinu. Toto rychlé snižování nákladů by mohlo společnosti Equinor zajistit převahu v nadcházejících výběrových řízeních na plovoucí větrné elektrárny na moři.
Ale analýza údajů o nadcházejících projektech z května 2019, kterou provedla společnost IHS Markit, zjistila, že 90 % kapacity plovoucích větrných elektráren na moři bude pravděpodobně instalováno na poloponořených plošinách, přičemž vedoucí postavení na trhu zaujímá společnost Principle Power.
Jak se instalují plovoucí větrné turbíny na moři?“
Základem pro bóje na bocích společnosti Equinor je v podstatě dutý ocelový válec, který lze odtáhnout na místo a poté částečně naplnit vodou a balastem, aby byl nucen zůstat ve vzpřímené poloze. Nejnovější iterace základu potřebuje ve vzpřímené poloze nejméně 345 stop vody, což znamená, že instalace turbíny by s největší pravděpodobností probíhala na moři, stejně jako u tradičních základů.
U jiných konstrukcí základů je požadavek na minimální hloubku mnohem nižší – takže instalace turbíny by mohla probíhat na pevnině, přičemž kompletně sestavené turbíny a základy by pak byly odtaženy na místo, což by výrazně snížilo náklady.
Proč by někdo chtěl mít větrnou turbínu na plovácích?
Položení turbín na plováky umožňuje developerům přístup do hlubších vod, což znamená více potenciálních míst pro projekty a mnohem větší potenciální kapacitu.
Přibližně 60 % dostupných zdrojů větrné energie na moři v USA je mimo dosah turbín s pevnými základy na dně, včetně prakticky celého západního pobřeží, uvádí se v prohlášení odvětvové organizace WindEurope z roku 2017,
V Evropě by plovoucí větrné elektrárny na moři mohly přinést další 4 terawatty nad rámec již vedoucí úrovně kapacity na dně na tomto kontinentu. A v Japonsku budou plovoucí základy rozhodující pro rozvoj odvětví větrné energie na moři, které by mohlo nabídnout kapacitu 500 gigawattů.
Kromě schopnosti zachytit rozsáhlé nevyužité zdroje energie přináší plovoucí větrná energie na moři také významný průmyslový příslib. Pro Spojené státy by to mohl být způsob, jak se dostat do odvětví obnovitelných zdrojů energie, do kterého se země dosud sotva kvalifikovala. A evropské ropné a plynárenské společnosti, které se zdají být stále odhodlanější zapojit se do přechodu na novou energetiku, považují plovoucí větrné elektrárny za oblast, kde jim jejich dosavadní zkušenosti s mořskými elektrárnami mohou vynést slušné dividendy.
Kdo se do hry zapojuje?
Pro začátek evropské ropné a plynárenské společnosti. Nejvýraznějším příkladem je Equinor, ale jako významný hráč se objevuje i Royal Dutch Shell a italský dodavatel Saipem loni představil platformu.
Francouzská společnost Total vstoupila na trh v březnu a začátkem tohoto měsíce získala 20procentní podíl v projektu Eolmed ve Středozemním moři, který bude využívat základy společnosti Ideol a turbíny MHI Vestas.
Tito hráči zřejmě chtějí konkurovat nebo spolupracovat s řadou nezávislých vývojářů plovoucích platforem, jako jsou Ideol, Principle Power a Stiesdal Offshore. Zároveň mohou hlavní ropné společnosti převzít roli v rozvoji projektů a vlastnictví aktiv. V tomto ohledu by mohly konkurovat zavedeným developerům větrných elektráren na moři, jako jsou Ørsted a Iberdrola.
Ørsted zatím žádné plány s plovoucími větrnými elektrárnami na moři neprozradil, ale EDP Renewables a Engie spojily své síly v projektu WindFloat Atlantic (spolu se španělskou ropnou a plynárenskou společností Repsol) a Iberdrola v březnu oznámila dva pilotní projekty.
Nakonec jsou tu výrobci větrných turbín. Přední výrobci větrných turbín na moři, jako jsou Siemens Gamesa, MHI Vestas a GE, se zatím drží stranou od složitostí navrhování plovoucích základů, ale sotva si musí dělat starosti. Mohutné turbíny, které uvádějí na trh, jsou stále častěji určeny k provozu daleko od pobřeží na plovoucích plošinách a tržní potenciál, který mají před sebou, je impozantní.
Kam se trh ubírá?
Bez ohledu na to, zda se prosadí v USA, není pochyb o tom, že plovoucí větrné elektrárny na moři se na celosvětové úrovni dostávají na významná místa. I v krátkodobém horizontu by to mohlo vést k zajímavému vývoji v odvětví větrných elektráren na moři.
Vůdčí roli v rozvoji tohoto odvětví by mohla hrát například americká společnost Principle Power. Japonsko by konečně mohlo rozvíjet větrnou energii na moři. A evropské velké ropné a plynárenské společnosti by se mohly skutečně prosadit jako hráči na poli větrné energie.