Pływające turbiny wiatrowe zapewniają dostęp do obfitych zasobów wiatru nad głęboką wodą – przekonuję eksperci DNV  w najnowszym raporcie Energy Transition Outlook 2021. Farmy wiatrowe usytuowane na głębokich wodach mogą stanowić istotny biznes, który rozrusza gospodarki osłabione pandemią Covid-19. 

Energetyka wiatrowa oparta na pływających stanowiskach wynika z prostych obliczeń. Farmy wiatrowe wykorzystujące pływające instalacje maja do dyspozycji „co najmniej cztery razy więcej powierzchni oceanicznej w porównaniu z wiatrem stałym” – twierdzą eksperci DNV.

Prototypy już pływają

Prototypy były już instalowane od 2007 r. Urządzenia wykorzystywane do badań rozwiązań technicznych instalowane były  u wybrzeży Norwegii, Włoch, Portugalii, Szwecji, Japonii i Stanów Zjednoczonych. Pierwsze pływające turbiny zaczęły działać na Morzu Północnym w 2009 r.  W 2017 r. około 30 km na wschód od Aberdeen zainstalowano pierwszą w pełni działającą pływającą farmę wiatrową Hywind Scotland. Warunki meteorologiczne uzyskano z StormGeo. To firma, która dostarcza również informacje i prognozy pogody dla firm instalujących Hywind.  

- Energia  wiatrowa z zakotwiczonych turbin ma ogromny potencjał i może stać się podstawową technologią umożliwiającą osiągnięcie celów klimatycznych w Europie i na całym świecie -  twierdzi  Frank Adam, ekspert ds. technologii energii wiatrowej na Uniwersytecie w Rostocku w wypowiedzi dla BCC. Eksperci DNV przyszłość takich rozwiązań uzasadniają  tym, że energetyka wiatrowa z pływających stanowisk „daje to większą elastyczność w wyborze lokalizacji, w tym możliwość wykorzystania obszarów o większej prędkości wiatru oraz obszarów o mniejszym wpływie społecznym i środowiskowym” Dlatego „w ciągu najbliższych pięciu lat spodziewamy się znaczącego rozwoju technologii pływającego wiatru w celu zmniejszenia kosztów, skali i zwiększenia możliwości zastosowania” przewiduje DNV.

Na wschód od Szkocji

Podobny pogląd panuje w wielu firmach, które stawiają na rozwój energetyki wiatrowej na morzach i oceanach.  „Morska energetyka wiatrowa oferuje niemal nieograniczone możliwości, a nowe rynki pojawiają się niemal codziennie, ponieważ coraz więcej krajów i regionów określa swoje ambicje i politykę w zakresie energii morskiej – zauważa Morten Pilgaard Rasmussen, Offshore CTO z Siemens Gamesa i zauważa, że tylko UE stawia sobie za cel 300 GW zainstalowanej morskiej energetyki wiatrowej do 2050 r. O tym, że jest rynek niezwykle dynamiczny świadczy fakt, że „do połowy 2020 r. zainstalowano „tylko” 23 GW” – podkreśla Rasmussen. Istotny jest również fakt, że wiele krajów jest silnie chce wykorzystać biznes oparty na zielonej energii i budować na tym przemyśle  ożywienie gospodarcze po chwilowym osłabieniu spowodowanym pandemią COVID-19. 

DNV zaangażowany jest w projekty, w których morska energetyka wiatrowa zapewni dostawy 250 GW, po sfinalizowaniu inwestycji. To jedynie około 2% światowej produkcji energii elektrycznej oszacowanej w roku 2050 . Przewidywany potencjał morskich pływających farm wiatrowych  może w przyszłości zapewniać 3  tys. razy większy potencjał energii niż  budowana dzisiaj farma Hywind Tampen. 

Usytuowana na Morzu Północnym pływająca farma wiatrowa będzie składać się z 11 turbin wiatrowych opartych na jednej z technologii pływających morskich elektrowni wiatrowych – informuje Equinor (EQNR 176.72 NOK OSLO STOCK EXCHANGE (OSE) – notowanie z 16072021). Farma wiatrowa będzie miała łączną moc 88 MW. Inwestor szacuje, że zapewni ona około 35% rocznego zapotrzebowania na moc pięciu platform Snorre A i B oraz Gullfaks A, B i C. To wartość średnia, bowiem w okresach większej prędkości wiatru dostarczona moc będzie znacznie wyższa. W tej chwili to  największa na świecie pływająca morska farma wiatrowa w trakcie budowy. W 2022 r. uruchomionych zostanie 11 turbin. 

Pilotaż na wodzie

Również inne kraje realizują  projekty wykorzystujące pływające turbiny wiatrowe. Niektóre z turbinami większymi niż montowanymi na farmie Hywind. W Portugalii realizuje się projekt WindFloat Atlantic. Zakłada się, że będzie produkować ilość energii dla 60 tys. domów.  Przewiduje się, że będą tu budowane turbiny znacznie większe niż w pobliży Szkocji. W północnej Szkocji, gdzie na wiatr narzekać nie można, Hywind Scotland ma wytwarzać wystarczającą ilość energii elektrycznej dla ponad 36 000 domów – informuje Equinor. Energię ma dostarczać położony na wschód od Peterhead zespół  pięciu turbin 6 MW, a więc o łącznej mocy zainstalowanej 30 MW i napięciu przesyłowym 33 kV. Każdy „wiatrak” o wysokości 253 m, będzie miał wirnik o średnicy 154 m.  Farma pilotażowa obejmie akwen około 4 km2. W tym miejscu instalacje będą zakotwiczone na wodach o  głębokościach od 95 do 129 metrów. W tym rejonie Morza Północnego średnia prędkość wiatru wynosi około 10 m/s, a średnia wysokość fali około 1,8 metra. Energia będzie dostarczana na ląd kablem na odległość 30 km.

Niektórzy operatorzy twierdzą, że Stany Zjednoczono nie mają dobrych akwenów do rozwoju morskiej energetyki wiatrowej opartej na konstrukcjach stacjonarnych.  Natomiast wiele odpowiednich lokalizacji dla morskiej energetyki wiatrowej występuje na głębokościach większych niż 200 stóp (60 m) – uważa Walt Musial  ekspert ds. morskiej energetyki wiatrowej w National Renewable Energy Laboratory, instytucie badawczym finansowanym przez rząd USA. Jego zdaniem „w Stanach Zjednoczonych wody przybrzeżne po obu stronach kontynentu są często zbyt głębokie dla konwencjonalnych morskich turbin wiatrowych”. Stwarza to szansę dla pływających instalacji energetyki wiatrowej. 

Rentowność za kilka lat

- Pływające morskie farmy wiatrowe mogą wytwarzać więcej energii niż największe rozwiązania lądowe lub morskie – uważa Po Wen Cheng, szef międzynarodowego projektu badawczego dotyczącego pływającej energii wiatrowej na Uniwersytecie w Stuttgarcie. W wypowiedzi dla BBC uzasadnia, że wiatry na głębszych wodach są silniejsze niż te bliżej brzegu, ale fizyka elastycznych, pływających konstrukcji umożliwia im przenoszenie większych turbin. „Im większa turbina, tym więcej energii mogą wytworzyć w odpowiednich warunkach” uważa Cheng i twierdzi, że pływające turbiny mogą być nawet wyższe niż dzisiejsze największe platformy wiertnicze. Mogą to być konstrukcje z łopatami o długości 113 m i wieżami sięgającymi prawie 1000 stóp (333 m), a więc  tak wysokimi jak Wieża Eiffla. Dla porównania wyższy budynek  Sea Towers w Gdyni ma około 142 m. 

Wciąż istotnym problemem jest rentowność  przedsięwzięcia. Ponieważ pierwsze instalacje wykorzystują turbiny 6 MW, to trudno o prognozowanie gdy skala inwestycji będzie znacznie większa. Zdaniem DNV  instalacje stacjonarne pozwalają przyjąć jako bazę uśredniony koszt energii (LCOE) poniżej 50 USD/MWh. Natomiast  pierwsze pływające farmy wiatrowe osiągały LCOE powyżej 200 USD/MWh. 

Konstrukcja pływająca wymaga również więcej stali. Instalacja z turbinami o mocy 8 MW może mieścić się w granicach 1 tys.  t, a konstrukcja pływająca z turbiną o takiej samej mocy  może ważyć ponad 2 tys.  t.  DNV prognozuje, że koszt energii z generatorów działających na pływających instalacjach zmniejszy się o 70% do 2050 r. Prognoza  opiera się na analizie  inwestycji Hywind Tampen. Koszt MW dla Hywind Tampen jest 40% niższy niż z Hywind Scotland. Z kolei rząd francuski ustalił cenę docelową dla pływających farm wiatrowych w południowej Bretanii i śródziemnomorski na poziomie 120 EUR/MWh i 110 EUR/MWh.  To połowa ceny 240 EUR/MWh, którą ustalono dla pilotażowych projektów o mocy 24-30 MW. 

Polska a pływające farmy

Polska na razie koncentruje się na budowaniu dla farm wiatrowych głównie podstawowych elementów konstrukcyjnych oraz specjalistycznych statków. Jest więc najwyższy czas by nawiązać kontakty z firmami, które planują budowę pływających farm wiatrowych. Potrzebne będą nie tylko konstrukcje stalowe, łańcuchy i kotwice ale również statki, które te konstrukcje i kotwice dowiozą na miejsce. Potrzebna będzie również cała armia inżynierów, oraz jeszcze większa armia instalatorów. Polskie stocznie i inne firmy, uczelnie i szkoły zawodowe już dzisiaj muszą szukać swojego miejsca na rynku pływających farm wiatrowych. Rozwój farm wiatrowych, stacjonarnych i pływających, może być szansą dla tych firm, które utraciły kontrakty w innych działach morskiego biznesu.  

Na razie dzięki portalowi internetowemu Offshore Wind Metocean firmy StormGeo, można obserwować morskie farmy wiatrowe innych krajów i wykresy prognozy, które można animować z 10-dniowym wyprzedzeniem.