«Нынче ветрено и волны с перехлестом…» — писал Иосиф Бродский в своих гениальных «Письмах римскому другу», но вряд ли его музу вдохновляла тема нашей статьи. Ветроэнергетика в те времена развита была плохо и подпитывала разве что насосы на американских фермах.Да что эпоха Бродского! Еще пару-тройку лет назад даже эксперты в области энергетики сокрушенно сетовали, что восполняемые источники никогда не смогут заменить энергии, получаемой за счет сжигания углеводородного топлива.
Но перед нами как раз тот случай, когда ошибкам экспертов надо лишь радоваться, поскольку график установленной мощности мировой ветроэнергетики растет по экспоненте! Ветряки становятся все выше и мощнее, их все больше, и уже сейчас энергия ветра играет значительную роль во многих странах, особенно в Европе. Например, в Дании она составляет 30% всей электроэнергии. Еще немного — и все остальные источники станут вспомогательными, стабилизирующими. Ну, а будущее открывает все более сияющие горизонты!
К сожалению, Европа невелика и плотно населена. Свободного места в ней мало. К тому же природа устроена так, что ветры над сушей непостоянны. Поэтому ветряки шагают в море. Так, этим летом в Германии заработало BARD Offshore 1, первое поле ветряков открытого моря. Оно расположено в Северном море, в 100 километрах от острова Боркум. Всего же в первой половине 2013 г. в мире было установлено 1080 МВт мощностей офшорных ветряков – рост на 20%. В итоге общая их мощность поднялась до 6500 МВт, а до конца года подскочит, по меньшей мере, до 7100 МВт. Эти 40% за год примерно вдвое выше общих темпов роста ветроэнергетики. Конечно, на фоне 300 ГВт наземной ветроэнергии, это немного. Однако динамика говорит о скорых переменах.
Увы, любое новое решение, как известно, порождает новые проблемы! Да, морские ветротурбины дают электричество стабильнее, но им требуются мощные основания, что ограничивает установку мелководьем и ведет к удорожанию энергии. Лидирующая позиция Британии, а ей принадлежит более половины (3400 МВт) морских мощностей, ее резкий рывок (ввод 500 МВт в первой половине 2013-го и ещё 12000 МВт на разных фазах строительства) достигнуты за счёт высоких цен электричества офшорных турбин.
Массивные основания – главная причина, по которой морская энергия вдвое дороже сухопутной. К тому же они не позволяют вывести ветроэнергетику на глубины более 30 м, что для США, скажем, ограничивает достижимую мощность уровнем 530 ГВт, то есть 40% нынешнего потребления. Ещё хуже в этом отношении японцам: у них мало мелководий, ветер на суше неспешен, а фукусимская авария показала всю опасность большой ядерной энергетики в сейсмической зоне. Поэтому Япония ведет планомерную работу по диверсификации источников энергии, и острая необходимость в них породила иной подход к возведению офшорных станций. Только что, в октябре 2013-го Toda Corp. ввела в строй плавучую ветротурбину на 2 МВт — это первая очередь 16-мегаваттной станции. К 2020 году проект будет расширен до 1000 МВт, и если с тайфуностойкостью всё будет хорошо, то откроются большие перспективы.
По всей видимости, главным направлением морской ветроэнергетики станет развитие плавучих турбин. В США они только в территориальных водах теоретически способны дать 4100 ГВт, что вчетверо больше всех имеющихся на сегодня мощностей — вряд ли страна сможет потребить столько даже через полвека! А в целом выход в открытое море даст десятикратный скачок потенциальной мировой мощности, не говоря уже о принципиально низкой цене.
По какой? В том-то и дело, что неизвестно! Все нынешние морские поля — это ветряки, выстроенные рядами. Тогда как исследование, проведённое океанологом Кристиной Арчер из Делавэрского университета, США, показывает, что в такой конфигурации они мешают друг другу. Взяв действующую шведскую офшорную станцию, Арчер показала, что даже при самой неэффективной из 6 зигзагообразных расстановок производство растёт на 13%. Зигзагообразная конфигурация каждого второго ряда повышала выработку уже на 33%. Стоимость киловатт-часа при этом уменьшалась на 25%! Рос и КИУМ (коэффициент использования установленной мощности турбин). Увеличив же расстояние в рядах и расположив турбины зигзагообразно вдоль направлений господствующих ветров, Арчер получила рост КИУМ с 30 до 40%. Внедрение зигзагообразных ветроферм вкупе с плавучими турбинами позволит перейти от дорогой экологической причуды к большой энергетике, причём в самые ближайшие годы!
Но нам пора перейти к Канаде. Из графика видно, что доля Северной Америки в офшорной ветроэнергетике невелика. Это неудивительно, ибо в США пока нет проблем со свободной землей для ветряков, а Канада страна уникальная. Она настолько богата реками, что львиная доля ее потребностей (60%) покрывается гидроэнергетикой, да еще и на экспорт остается с лихвой. Однако и в Канаде дуют ветры перемен, действует долгосрочная программа развития возобновляемых источников энергии, и ее темпы впечатляют. Если к концу 2011 г. установленная мощность канадских ветростанций достигла 5,265 МВт, что составило 2.3% от всех мощностей страны, то в 2015 г. мощность утроится, причем киловатт-час будет стоить 10,5 центов – весьма конкурентоспособная цена! В 2025 г. мощность должна достигнуть 55000 МВт или 20% потребностей.
Лидирует в этой области провинция Онтарио – за счет полей ветряков вокруг Великих Озер, на втором месте Квебек, но пока развитие идет в основном за счет наземных установок. Однако и Канада начинает разработку собственных офшорных генераторов, а Министерство рыболовства и океанов утверждает, что страна занимает третью позицию в мире по развитию данных технологий. Интерес к ним проявили компании Британской Колумбии и Ньюфаундленда, нуждающиеся в чистой энергии для заводов по сжижению природного газа на экспорт. Ранее их останавливала цена. Морские ветряки дороже ставить, они подвержены штормам и коррозии в соленой воде, а доступ к ним возможен лишь на судах или вертолетах. Дорого также передавать энергию на побережье.
Но ныне ванкуверская компания Naikun Wind Energy Group снова вернулась к своему предложению установить поле из 110 ветряков в проливе Хекит, что между островами Принца Руперта и Королевы Шарлотты. Его мощности хватит на 200 000 домов! Несколько лет проект лежал на полке, но теперь вызывает интерес заводов LNG (liquefied natural gas), которым требуется более 4000 МВт. Впрочем, речь идет уже не только о чистой энергии, но и о растущем рынке – зеленая энергетика и диверсификация экономики поддерживаются и правительством, и обществом, которое готово идти на некоторые ценовые издержки. Недаром развитию офшорной ветроэнергетики посвящена статья Дайяны Лоуренс в «Глоб энд Мейл» от 22 октября 2013 г.
Большое значение развитию возобновляемых источников энергии придается и в США, где в 30 штатах приняты законы о том, что часть энергии необходимо получать из них. Вообще-то, хотя успехи Англии и Европы в целом внушают большое уважение, мировой лидер в этой сфере все-таки Америка! На третий квартал текущего года установленная мощность ее ветряков составила 60 078 МВт – больше только в Китае. Однако, согласно данным (Энергетической информационной администрации), в США мощности используются лучше, и они уверенно лидируют в производстве ветровой электроэнергии: 120 млрд. кВт-ч в 2011 г. против 73 млрд. Китая. За 12 месяцев по август 2013 г. ее доля достигла 3.95% от общего производства в стране.
«Североамериканский рынок созрел вовремя, – говорит Кирби Мерсер, президент Beothuk Energy. – Ценовой зазор между чистой и грязной энергией сужается, технологии продвинулись далеко, и энергетическая политика изменилась… и мы хотим принять участие в миллиардном деле, которое возникнет в США к 2020 году».
Компания интенсивно проектирует, производит и управляет ветряными офшорными полями, лидируя в Северной Америке. «Одни из лучших ветров в мире дуют на северо-востоке США, простираясь до залива Св. Лаврентия, — сообщает г-н Мерсер, — и это нетронутый, неосвоенный рынок, который мы хотим освоить первыми, и как можно раньше!»
Подводя итоги, можно выразить не совсем уж и робкую надежду, что опасения за наших внуков, которые будут замерзать и голодать после исчерпания углеводородных и атомных ресурсов, развеиваются. Без энергии они не останутся!
Монреаль – Нью-Йорк
