2020. október 19.
A szárazföldi szélturbinák a trópusoktól a sarkvidékig mindenhol megtalálhatók. Három évtizeddel ezelőtt a fejlesztők elkezdték ezeket fix alapokra helyezni a tengeren, ami elindította a tengeri szélerőművek piacának növekedését, amely 2019-ben 6,1 gigawatt új kapacitással bővült.
A közelmúltban a szélenergia-ipar egy még ambiciózusabb vállalkozásba kezdett: a turbinákat fix alapok helyett a vízben úszó platformokra helyezték. Mostanra a kereskedelmi érettség küszöbén az úszó szélenergia az egyik legfontosabb új megújulóenergia-piaccá válhat.
Szóval, mi is az úszó tengeri szélenergia?
Ez nagyjából pontosan az, aminek hangzik. Ahelyett, hogy egy szélturbinát egy rögzített alapra helyeznénk a tengerben, egy olyan szerkezethez rögzítjük, amely a vízben úszik. A szerkezetet a tengerfenékhez rögzítik, hogy megakadályozzák, hogy a tengerpartra vagy a hajózási útvonalra sodródjon.
A mai úszó szélerőművek tervei szabványos tengeri turbinákat, kiviteli kábeleket és az üzem egyensúlyi anyagokat használnak. A legfontosabb különbség az úszó és a rögzített alapozású tengeri szélenergia között az, hogy az utóbbi legfeljebb körülbelül 165 láb vízmélységre korlátozódik.
Hogyan működik az úszó tengeri szélenergia?
A turbinák függőlegesen tartása érdekében az úszó alapozás a jéghegy elvére támaszkodik: A tömeg nagy része a víz alatt van.
A skóciai Hywindnél, a világ jelenleg egyetlen kereskedelmi célú úszó szélerőművénél minden egyes Siemens SWT-6.0-154 turbina toronyfejének tömege körülbelül 350 tonna, és egy olyan alapzaton ül, amely nagyjából 6 060 tonna szilárd ballasztot tartalmaz, és mintegy 13 230 tonna vízkiszorítással rendelkezik.
Ha a turbina alatti víz elég mély, az alapzat alakja nem sokat számít. A gyakorlatban azonban az úszó alapítványok fejlesztői olyan tervekre összpontosítottak, amelyek olcsón megépíthetők és könnyen kezelhetők az üzemeltetés és karbantartás szempontjából.
Ez még mindig sok teret hagy a fantáziának: Minden fejlesztőnek más koncepciója van, és meggyőző érve, hogy miért az a legjobb. Ma négy alapkoncepció vezet a piacon.
Az Equinor (korábban Statoil) az olaj- és gáziparban szerzett tapasztalatait felhasználva az úttörő Hywind úszó platformot egy olyan gerincbója-konstrukcióra alapozta, amely a gravitációra támaszkodva biztosítja a stabilitást. A gerendabója szakaszokból áll össze, és körülbelül 260 láb mélyre nyúlik le a tengerfelszín alá, így nagyjából 310 és 390 láb közötti vízmélységre alkalmas.
Más fejlesztők, mint például a Principle Power és a Hexicon, a félig merülő platform kialakítását részesítik előnyben, amely a stabilitás érdekében a felhajtóerőre támaszkodik, és sekélyebb merülésekhez alkalmas. A kritikusok megjegyzik, hogy a szerkezetek nagy mérete korlátozhatja a kikötőkben való manőverezhetőséget.
A harmadik terv, amelyet a francia alapítványgyártó, az Ideol támogat, egy négyzet alakú uszály, amely egy csillapító medencét tartalmaz a turbina stabilitásának fenntartására. A félig merülő modellhez hasonlóan ez is sekélyebb vizekre alkalmas, és az Ideol azzal henceg, hogy a betongyártás a helyi tartalom szempontjából is jól jön.
Végül a feszített lábú platformnak nevezett koncepció egy feszített kikötési rendszerre támaszkodik a stabilitás biztosítása érdekében. Ez lehetővé teszi, hogy a szerkezet kisebb fizikai alapterületű legyen, és potenciálisan olcsóbb, mint a konkurens modellek. A dán Stiesdal Offshore Technologies cég vezeti ennek a koncepciónak a fejlesztését a TetraSpar nevű termékkel.
Melyik tervezet fog győzni?
Aquinor volt az első cég, amely kereskedelmi méretű úszó szélerőműparkot épített, és a mai napig a Hywind tervezete az egyetlen, amely jelentős működési tapasztalattal rendelkezik.
A norvég energiaóriás azt állítja, hogy a Skócia partjainál lévő első bemutató projektje és a 30 megawattos kereskedelmi szélerőműparkja között akár 70 százalékkal is csökkenteni tudta a költségeket. A norvég partoknál 2022-ben üzembe helyezendő 88 MW-os Tampen projekt esetében további 50 százalékos alapozási költségcsökkentésre számít.
Februárban Sebastian Bringsværd, az Equinor úszó szélerőművek fejlesztéséért felelős vezetője megawattóránként 40-60 eurós (44-66 dollár) költségcélt tűzött ki 2030-ra. Ez a gyors költségcsökkenés az Equinor számára előnyt jelenthet a közelgő úszó tengeri szélenergia-tendereken.
Az IHS Markit által összeállított, a közelgő projektadatokról szóló 2019. májusi elemzés szerint azonban az úszó tengeri szélenergia-kapacitás 90 százalékát valószínűleg félmerülő platformokon fogják telepíteni, és a Principle Power vezeti a piacot.
Hogyan telepítik az úszó tengeri szélturbinákat?
Aquinor gerincbójás alapja lényegében egy üreges acélhenger, amelyet ki lehet vontatni a helyszínre, mielőtt részben feltöltenék vízzel és ballaszttal, hogy egyenesen maradjon. Az alapítvány legújabb változatának legalább 345 lábnyi vízre van szüksége, amikor függőlegesen áll, ami azt jelenti, hogy a turbina telepítése valószínűleg a tengeren történne, mint a hagyományos alapítványok esetében.
Más alapítványok esetében a minimális mélységigény sokkal kisebb – így a turbinák telepítése a szárazföldön történhet, a teljesen összeszerelt turbinákat és alapokat pedig a helyszínre vontatnák, ami jelentősen csökkenti a költségeket.
Miért akarna bárki is úszóturbinát telepíteni?
A turbinák úszókra helyezésével a fejlesztő mélyebb vizekhez juthat, ami több potenciális projektterületet és sokkal több potenciális kapacitást jelent.
A WindEurope iparági szervezet 2017-es nyilatkozata szerint az Egyesült Államokban rendelkezésre álló tengeri szélerőforrások mintegy 60 százaléka elérhetetlen a rögzített fenékalapon álló turbinák számára, beleértve gyakorlatilag az egész nyugati partot.
Európában az úszó tengeri szélerőművek további 4 terawattot tudnának biztosítani a kontinens már most is vezető fenékalapon álló kapacitásán felül. Japánban pedig az úszó alapozás kulcsfontosságú lesz a tengeri szélenergia-ágazat fejlődéséhez, amely 500 gigawattnyi kapacitást kínálhat.
A hatalmas kiaknázatlan energiaforrások megragadásának képességén túlmenően az úszó tengeri szélenergia jelentős ipari ígéreteket is hordoz. Az Egyesült Államok számára ez lehet a módja annak, hogy belépjen egy olyan megújulóenergia-ágazatba, amelybe az ország eddig alig tudott bekerülni. Az európai olaj- és gázipari vállalatok pedig, amelyek egyre inkább elkötelezettnek tűnnek az energetikai átálláshoz való csatlakozás iránt, az úszó szélerőművekben olyan területet látnak, ahol meglévő tengeri tapasztalataik szépen kamatozhatnak.
Kik szállnak be a játékba?
Európai olaj- és gázipari vállalatok, először is. Az Equinor a legjelentősebb példa, de a Royal Dutch Shell is jelentős szereplőként tűnik fel, és az olasz vállalkozó Saipem tavaly mutatott be egy platformot.
A francia Total márciusban vásárolt be a piacra, és e hónap elején 20 százalékos részesedést szerzett a földközi-tengeri Eolmed projektben, amely az Ideol alapját és az MHI Vestas turbinákat fogja használni.
Úgy tűnik, hogy ezek a szereplők szívesen versenyeznek vagy partnerségre lépnek a számos független úszó platformfejlesztővel, mint például az Ideol, a Principle Power és a Stiesdal Offshore. Ugyanakkor az olajipari nagyvállalatok projektfejlesztési és eszköztulajdonosi szerepet vállalhatnak. Ebben a tekintetben versenyre kelhetnek az olyan bevett tengeri szélerőműpark-fejlesztőkkel, mint az Ørsted és az Iberdrola.
Az Ørsted még nem tett közzé úszó tengeri szélerőmű terveket, de az EDP Renewables és az Engie egyesítette erőit a WindFloat Atlantic projektben (a spanyol Repsol olaj- és gázipari céggel együtt), az Iberdrola pedig márciusban két kísérleti projektet jelentett be.
Végül ott vannak a szélturbina-gyártók. A tengeri szélturbinák vezetői, mint a Siemens Gamesa, az MHI Vestas és a GE eddig távol tartották magukat az úszó alapozás tervezésének bonyolultságától, de aligha kell aggódniuk. Az általuk piacra dobott hatalmas turbinákat egyre inkább úgy tervezik, hogy messze a tengeren úszó platformokon működjenek, és az általuk látott piaci potenciál lenyűgöző.
Hová tart a piac?
Függetlenül attól, hogy az Egyesült Államokban beindul-e, nem kétséges, hogy az úszó tengeri szélenergia globális szinten egyre nagyobb teret nyer. Ez már rövid távon is érdekes fejleményekhez vezethet a tengeri szélágazatban.
Az amerikai Principle Power cég például vezető szerepet játszhat az iparág fejlődésében. Japán végre fejlesztheti a tengeri szélenergiát. Az európai olaj- és gázipari nagyvállalatok pedig szélerőművi szereplőként igazán érvényesülhetnek.