ekologia

Elektrownie wiatrowe wypływają na szerokie wody

Jak logistyka pomogła rozwinąć się i obniżyć koszty farmom wiatrowym?

Jak logistyka pomogła rozwinąć się i obniżyć koszty farmom wiatrowym?

Morskie elektrownie wiatrowe przeżywają swój rozkwit w Europie i mają przed sobą perspektywy na rozwój w innych częściach świata. Stwarza to poważne wyzwania logistyczne.

We wrześniu 2017 r. zakończył się mały, ale znaczący rozdział w historii energii odnawialnej. Pracując  przy pomocy małych łódek i mobilnego żurawia inżynierowie z duńskiej firmy energetycznej Ørsted zdemontowali ostatnią z 11 turbin, która tworzyła pierwszą na świecie morską farmę wiatrową.

Usytuowana w płytkich wodach nieopodal Lolland w południowo-wschodniej Danii farma Vindeby została wybudowana w 1991 by przetestować opłacalność wytwarzania energii wiatrowej na morzu . W tym czasie panowało sceptyczne przekonanie, że turbiny na morzu nigdy nie będą opłacalne. 27 lat później trend odwrócił się w stronę niegdyś radykalnego poglądu.

W porównaniu do współczesnej technologii turbiny Vindeby wydają się komicznie małe. Każda maszyna ma nominalną moc 450 kilowatów, z wirnikami o średnicy 35 metrów. I każda z nich została wzniesiona w jeden dzień. Porównując, Turbina MHI Vestas V164 o mocy 8,8 megawatów zainstalowana na początku roku w Europejskim Ośrodku Lokowania Farm Wiatrowych Vattenfall (EOWDC) w Zatoce Aberdeen w Szkocji jest prawie 20 razy mocniejsza. Mający średnicę 164 metrów wirnik jest większy niż London Eye. W najwyższym punkcie łopaty wirnika sięgają 191 metrów nad poziomem morza. Instalacja podstawy turbiny wymagała użycia żurawia Asian Hercules III o wadze 25.000 ton, jednego z największych pływających dźwigów na świecie.

Nowa turbina, pierwsza z dwóch turbin w budowie w Aberdeen, prawdopodobnie utrzyma tytuł „najmocniejszej na świecie” przez długi czas. MHI Vestas właśnie buduje ulepszoną wersję o mocy 9,5 MW przeznaczoną dla farmy wiatrowej Northwester 2 u wybrzeży Belgii. W tym samym czasie dział energetyczny GE stworzył Haliade-X. Ta ogromna maszyna może pochwalić się o mocą 12 MW oraz wirnikiem o średnicy 220 metrów. Amerykańska firma podpisała umowę z Wielką Brytanią na testy nowej turbiny na wybrzeżu Northumberland.

Duże wiatraki, duża branża

Morskie elektrownie wiatrowe wyszły daleko poza fazę demonstracyjną. W 2017 r. było 4.149 turbin wiatrowych podłączonych do sieci działających na wodach Europy, o łącznej wydajności prawie 16 gigawatów. Według organu branżowego WindEurope, w 2017 r. wzniesiono 623 nowe turbiny, co było historycznym rekordem. Na całym kontynencie obecnie buduje się 11 farm wiatrowych, wszystkie są zlokalizowane na niemieckich lub brytyjskich wodach. W zeszłym roku branża podpisała umowy na dalsze sześć projektów, które dodadzą 2,5 gigawatów mocy i będą kosztować około 7,5 mld euro. WindEurope szacuje, że do 2020 r. moc morskich elektrowni wiatrowych przekroczy 25 gigawatów.

Geograficzne rozłożenie energii wiatrowej mówi nam wiele ważnych rzeczy. Obecnie 84 procent światowej mocy pochodzi z Europy, a za 60 procent światowej energii wiatrowej odpowiadają tylko dwa kraje – Wielka Brytania i Niemcy . Częściowo dlatego, że sprzyjają temu warunki. Oba kraje są bogate, gęsto zaludnione i położone nad płytkim, wietrznym Morzem Północnym. Ważną rolę odgrywa też ich polityka. Do tej pory inwestorzy z sektora morskich elektrowni wiatrowych polegali na subsydiach, często w formie długoterminowych gwarancji cen energii. Pomagały one zredukować znaczące ryzyko takich złożonych, dużych projektów.

Zapowiedź dużych zmian?

Jednakże ta sytuacja gwałtownie się zmienia. Większe, bardziej wydajne i niezawodne turbiny, oraz rosnąca dojrzałość przemysłu, spowodowała spadek cen energii generowanej na morzu o połowę w przeciągu pięciu lat. Gdy Wielka Brytania ogłosiła przetarg na 15 dotowanych umów na dostawę energii, dwa projekty morskiej energii wiatrowej wygrały z gwarantowaną ceną 57,50 £ (75,40 $) za megawatogodzinę. To jedynie 5 £ (6,50 $) więcej niż przewidywana cena hurtowa energii w okresie umowy.

Cena ta zaskoczyła analityków rynku, którzy oczekiwali, że producenci zażądają około 50 procent więcej. To sprawia również, że energia wiatrowa jest tańsza niż nowe elektrownie na paliwa kopalne, gdy uwzględni się ceny pozwoleń na emisję dwutlenku węgla. W 2017 roku w Niemczech i Holandii po raz pierwszy uchwalono projekty morskich elektrowni tworzonych bez bezpośrednich dopłat .

„Udział odnawialnych źródeł energii w zaspokajaniu potrzeb energetycznych osiągnie 18 procent do roku 2035,”  twierdzi Steve Harley, President, Energy Sector, DHL.

„Morska energia wiatrowa będzie bardzo ważną częścią procesu zmian. Turbiny morskie napotykają dogodne warunki pogodowe co przekłada się na lepsze osiągi. Wybór terenów przybrzeżnych pozwala na łatwiejsze znalezienie lokalizacji odpowiedniej dla większych kompleksów i turbin. A branży udało się zwiększyć wydajność i zmniejszyć koszty znacznie szybciej niż początkowo przewidywano.”

Elektrownie wiatrowe na oczach świata

Spadające ceny morskiej energii wiatrowej zachęcają do dalszego budowania. Chiny zbudowały w 2017 r. 18 morskich farm wiatrowych. Kraj ten dysponuje obecnie mocą 2,8 gigawatów uzyskaną z energii wiatrowej. Daje to im trzecie miejsce wśród najważniejszych pojedynczych rynków morskiej energii wiatrowej. Analitycy z Bloomberg New Energy Finance (BNEF) przewidują, że Chiny wyprzedzą Wielką Brytanię jako światowy lider nowych instalacji wiatrowych do 2022 r. W kwietniu Tajwan ogłosił zwycięzców przetargu na instalację elektrowni morskich o mocy 3,8 gigawatów. Jest to część planu zakładającego zwiększenie produkcji morskiej energii wiatrowej do 5,5 gigawatów do 2025 roku. Stany Zjednoczone mają zaledwie jedną działającą morską farmę wiatrową ale trwają prace nad kolejnymi 28. Ogólnie rzecz ujmując BNEF szacuje, że rynek morskiej energii wiatrowej wzrośnie o 16 procent do roku 2030, a jego łączna moc osiągnie prawie 115 gigawatów.

Nowoczesne technologie również pomagają rozwijać globalny rynek energii wiatrowej. Hywind Scotland, spółka joint venture Statoil i Masdar, jest pierwszą komercyjną farmą wiatrową wykorzystującą pływające turbiny. Pięcioturbinowy kompleks, który rozpoczął pracę pod koniec roku 2017 odnotował udaną pierwszą zimę. W jej trakcie udało się mu przetrwać huraganowy wiatr oraz ośmiometrowe fale i dostarczyć energii z wyższego, niż przewidywano zakresu. Technologia unoszących się turbin jest ważna, gdyż umożliwia instalację morskich farm wiatrowych w wodach o dowolnej głębokości. Pozwala to na eksploatacje zasobów wiatru, które nie mają w swoich granicach płytkich mórz. Według Statoil do 80 procent użytecznych światowych zasobów wiatrowych jest w akwenach o ponad 60-metrowej głębokości, w których fundamenty stacjonarnych turbin byłby zbyt kosztowne do postawienia.

Może Cię zainteresuje: Jak Grupa DP DHL realizuje swoje cele środowiskowe?

Jak przenosić góry

Boom inwestycyjny w sektorze morskich elektrowni wiatrowych przyniósł ogromne wyzwania dla logistyki. Spowodował konieczność stworzenia zupełnie nowych procesów i łańcuchów dostaw, a nawet w takich rejonach jak Morze Północne, z kilkudziesięcioletnią historią wielkich projektów inżynieryjnych.  „Istnieją znaczące różnice między branżą morskiej energii wiatrowej a sektorem ropy i gazu,” mówi Nicolai Andersen, Global Sector Head Renewable Energy, DHL Industrial Projects. „W sektorze ropy i gazu logistyka obejmuje bardzo duże komponenty oraz wiele mniejszych części. W energii wiatrowej wszystko jest ponadwymiarowe.” Przewożenie ogromnych komponentów turbin z fabryki do przybrzeżnej bazy jest wyzwaniem samym w sobie,” dodaje.

„Gondola dużej nowoczesnej turbiny wiatrowej może ważyć nawet 400 ton a łopaty mają 80 metrów długości. Przewożenie komponentów o takich wymiarach nawet na krótkie dystanse drogami jest trudne i kosztowne, więc producenci oryginalnego wyposażenia (OEM) coraz częściej przenoszą swoje fabryki w pobliże portów, co ułatwia transport morski, na pokładzie statku lub na jednostkach przeznaczonych do transportu ciężkich towarów.”

Istnieją również wyzwania związane z harmonogramem. Ogromny koszt specjalnych dźwigowców wykorzystywanych do instalacji turbin oznacza, że ich właściciele nie mogą pozwolić sobie, by stały one bezczynnie w oczekiwaniu na części.

„Jednocześnie często brakuje miejsca na magazynowanie  na nabrzeżu, więc trzeba dostarczać towary na bieżąco,” twierdzi Nicolai Andersen.

Elektrownie wiatrowe, czy przeminą z wiatrem?

W ostatnich latach branża pracowała ciężko by zoptymalizować swoje możliwości logistyczne i dzięki czemu koszty spadły tak szybko. Producenci doprowadzili do standaryzacji procesów logistycznych i przekształcili swoje sieci produkcyjne by zmniejszyć dystanse.

Firmy nawiązały też współpracę ze specjalistycznymi dostawcami usług logistycznych. Na przykład DHL utworzył trzy Regionalne Ośrodki Wiatrowe na całym świecie. Morten Andersen, szef regionalnego ośrodka firmy w Kopenhadze wyjaśnia:

„Nasze ośrodki łączą ludzi  dysponujących specjalistyczną wiedzą z zakresu logistyki morskich farm wiatrowych z zespołami komercyjnymi oraz regionalnymi ekspertami ds. logistyki. To kluczowe ponieważ projekty logistyczne tego stopnia złożoności opierają się na znajomości lokalnej sytuacji oraz doświadczenia w branży. Konieczna jest  aktywna obecność na nabrzeżu.”

Złożoność projektów będzie coraz większa. Europejska branża morskiej energii wiatrowej chętnie skorzysta z nowych możliwości eksportowych w miarę jak rozwijał się będzie globalny rynek. Może to wymagać nowych łańcuchów dostaw na długie dystanse. W międzyczasie regiony takie jak Tajwan i Stany Zjednoczone będą musiały bardzo szybko stworzyć swoje własne rozwiązania logistyczne.

„W Europie branża zaczynała od małych turbin i wykorzystywała zdobytą wiedzę w miarę powiększania się maszyn,” mówi Harley.

„W pozostałych częściach świata od razu będą instalowane bardzo duże turbiny.” – twierdzi Jonathan Ward

Kontakt Kontakt z Międzynarodowymi Specjalistami