CC BY
29
УДК 621.311.24
C.B. Киселева, JI.B. Нефедова
ОСВОЕНИЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ШЕЛЬФОВЫХ ЗОН ЕВРОПЫ
Ветроэнергетика за последние два десятилетия развилась в полноправную отрасль промышленности и вносит заметный вклад в энергобаланс ряда стран. В Дании — первой европейской стране, начавшей широкое освоение ветроэнергетических ресурсов, — ветровая энергия обеспечивает уже около 18% годового электропотребления. Только за 2004 г. в мире были введены в строй ветроэнергетические станции (ВЭС) суммарной мощностью 7976 МВт, а общая установленная мощность ветроэнергетических станций составила к концу 2004 г. 47 317 МВт, в том числе в Германии 16 629, в Испании 8263, в США 6740, в Дании 3117, в Индии около 3000 МВт. Европейская ассоциация ветроэнергетики и организация "Greenpeace" подготовили для Всемирной конференции по устойчивому развитию в Йоханнесбурге в 2002 г. совместный доклад "Wind Force-12", согласно которому в ближайшие десять лет среднемировые темпы роста отрасли составят около 20% ежегодно, а к 2020 г. доля ветроэнергетики в мировом производстве электроэнергии повысится до 12% (в США до 10%, в Великобритании — до 20, в Дании до 28—32%) [5]. При этом к 2020 г. прогнозируется достижение суммарной мощности ВЭС в Европе в 1245 тыс. МВт, что позволит ежегодно избегать выбросов около 1830 млн т углекислого газа в атмосферу. Прогнозы программы "Wind Force-12" базируются на освоении ветроэнергетических ресурсов как на суше, так и на шельфовых зонах морей.
В ряде исследований, проведенных в последние годы в крупных зарубежных энергетических агентствах [3, 5, 12, 15], приводятся данные о технических и экономических аспектах развития шельфовой ветроэнергетики, однако необходимо отметить, что освоение ветроэнергетического потенциала прибрежной зоны является комплексной проблемой и требует соответственно комплексного подхода. В статье на основании обширных статистических данных выполнен анализ основных тенденций в освоении ветроэнергетического потенциала шельфа Европы, определена роль этой отрасли в обеспечении устойчивого развития европейских стран.
Ветроэнергетический потенциал шельфовой зоны Европы
Оценки ветроэнергетического потенциала шельфовых зон морей, омывающих берега стран Северной Европы, были проведены еще в 80-е годы прошлого века. Пять стран Северного моря — Германия, Великобритания, Нидерланды, Бельгия и Дания — обладают потенциалом ветроэнергетических ресурсов, в 3 раза превышающим суммарный объем энергопот-
ребления этих государств (рисунок, табл. 1). Валовой потенциал ветровой энергии региона — это часть среднемноголетней суммарной ветровой энергии, которая доступна для использования на площади региона в течение одного года. В соответствии с определением потенциал над участком площадью S будет равен
п
WB = ЗДасч = 40 РTS X Vti ИЛИ
оо (=1
о
где S — площадь прямоугольной площадки с известной удельной энергией Ев проходящих над ней воздушных масс; ^р.1СЧ=^/2 — общая площадь, пересекаемая воздушным потоком; р — плотность воздуха; Т= — промежуток времени (год); v. — значение скорости ветра в течение промежутка времени д; f(v) — дифференциальная функция распределения скорости, равная плотности вероятности, т.е. отношению вероятности нахождения скорости в интервале между v и (v+dv) к ширине интервала dv. В целях уточнения гидрометеорологических характеристик в прибрежной зоне Европы, создания расчетных программ для проектирования шельфовых ВЭС и оценки их экологического воздействия постоянно ведется работа в рамках международных исследовательских проектов, в частности, в рамках программы Европейского сообщества "JOULE".
Анализ схемы ветроэнергетического потенциала (рисунок) показывает, что южная часть Северного моря, западная часть Балтийского моря, юго-запад шельфа Великобритании, запад Бискайского залива характеризуются значительными скоростями ветра (8—10 м/с) на высоте расположения лопастей ВЭС и ветроэнергетическим потенциалом около 0,6— 1,1 кВт/м2. Именно эти районы наиболее перспективны для сооружения ветроэнергостанций. Среднегодовая скорость ветра в северной части шельфа Англии на высоте 80—100 м над ур.м. (высота башни современных шельфовых ВЭС) составляет более 10 м/с, а ветроэнергетический потенциал — более 1 кВт/м2. В результате при относительно отмелом шельфе Англия имеет самый большой в мире потенциал ветроэнергетических ресурсов шельфовой зоны, составляющий около 33% всего шельфового ветроэнергетического потенциала Европы и в три раза превышающий современное энергопотребление в стране. Ветры над шельфом характеризуются меньшей турбулентностью и большей устойчивостью, нежели над сушей, поэтому турбины в меньшей степени подвержены экстремальным нагрузкам.
Современное состояние освоения энергопотенциала
Дания, к началу этого века в основном освоившая свои ветроэнергетические ресурсы на материке, является лидером и в шельфовой ветроэнергетике. Наиболее крупным проектом, открывшим новую эру в ветроэнергетике, стало введение в строй в 2002 г. у западного побережья Дании ветроэнергетической станции Хорнс Риф мощностью 160 МВт. Ветротур-бины здесь расположены в десять рядов в 14—20 км от берега на глубине 6—12 м на стальных свайных основаниях. Выработка электроэнергии составляет около 600 млн кВтч/год [11J. Важным представляется и сооружение в 2003 г. ВЭС мощностью 23 МВт вблизи датского о-ва Самсон в рамках программы полного энергообеспечения этого острова за счет возобновляемых источников энергии (ВИЭ), а также шельфовой станции Рандсанд на западном побережье страны; еще три подобных проекта планируются к вводу в ближайшие годы.
В целом к 2005 г. общая мощность ВЭС в прибрежной европейской зоне составляла 611,7 МВт, всего было установлено 326 ветро-турбин на 21 ВЭС, из них около 400 МВт приходится на прибрежные воды Дании, а 120 МВт — Англии (табл. 2). Суммарное производство электроэнергии составило 2,25 млрд кВт ч/год [11]. За 15 лет развития шельфовой ветроэнергетики наиболее продуктивным был 2003 г., когда в эксплуатацию были введены ВЭС суммарной мощностью 284,4 МВт.
Техническое оснащение шельфовых ВЭС
В настоящее время наибольший опыт сооружения и эксплуатации ветротурбин на шельфе имеют компании "Bonus", "GE Wind", "NEG Micon", "Vestas", "Nordex", "Enercon". Преобладающим классом турбин для шельфовых ВЭС являются агрегаты мощностью 2 МВт преимущественно трех моделей: "Vestas V80" (ВЭС Хорнс Риф), "Bonus 82" (ВЭС Миддельгрунден, Самсон и Нистед) и "NM 72 NEG Micon" (ВЭС Юттре Стенгрунд).
Увеличение мощности турбин позволяет снижать производственные расходы, что вызывает стремительное развитие рынка ветротурбин в направлении разработки еще более мощных агрегатов для шельфовых ВЭС (табл. 3) [10]. Так, турбины мощностью 2,3 МВт, специально разработанные для малых скоростей ветра, были представлены компанией "Nordex" и установлены на ВЭС Фредериксхафен в мае 2003 г.
Схема распределения значений ветроэнергетического потенциала в шельфовой зоне Европы по данным Атласа ветра в Европе, составленного Национальной лабораторией Ризо, Дания. Значения 1—5 см. в табл. 1
Таблица 1
Градации ветроэнергопотенциала в шельфовой зоне Европы
Номер градации ветропо-тенциала Значения скорости ветра (м/с) и ветроэнергетического потенциала (Вт/м2) на высоте 10—200 м в шельфовой зоне
10 м 25 м 50 м 100 м 200 м
1 >8,0 >600 >8,5 >700 >9,0 >800 >10,0 >1100 >11,0 >1500
2 7,0-8,0 350-600 7,5-8,5 450—700 8,0-9,0 600—800 8,5-10,0 650-1100 9,5-11,0 900-1500
3 6,0-7,0 250-300 6,5-7,5 300-450 7,0-8,0 400-600 7,5-8,5 450-650 8,0-9,5 600-900
4 4,5-6,0 100-250 5,0-5,5 150-300 5,5-7,0 200-400 6,0-7,5 250-450 6,5-8,0 380-600
5 <4,5 <5,0 <5,5 <6,0 <6,5
Компания "GE Wind" представила проект и провела испытания турбины мощностью 3,6 МВт с ротором диаметром 100 м, которая предназначена к установке вблизи восточного побережья Ирландии. В результате такого увеличения мощности единичного агрегата для шельфовой ветроэнергостанции в 300 МВт потребуется около 100 агрегатов, в то время как для осуществления аналогичного проекта на суше необходимо 170—200 ветротурбин.
В 2002 г. компания "Enercon" разработала рекордно крупную турбину Е-112 мощностью 4,5 МВт (диаметр ротора 112,8 м) для установки в 550 м от
Таблица 2
Действующие шельфовые ВЭС по состоянию на 2005 г.*
№ Название и местоположение Число и тип ветротурбин Проектная мощность, МВт Ввод в эксплуатацию, год Расстояние от берега, км Глубина расположения, м
1 Ногерзунд, Швеция 1 Wind World 25x220 кВт 0,22 1990 0,35 6,0
2 Виндеби, Дания 11 Bonus 35x450 кВт 5,00 1991 1,50-3,00 2,0-5,0
3 Лели, Нидерланды 4 NedWind 40x500 кВт 2,00 1994 0,80 4,0-5,0
4 Туно Кноб, Дания 10 Vestas V39x500 кВТ 5,00 1995 6,00 3,0-5,0
5 Ирене Иоррик (Дронтен), Нидерланды 28 Nordtank 43x600 кВт 16,80 1996 0,03 1,0-2,0
6 Бокстиген, Швеция 5 Wind World 37x550 кВт 2,75 1998 4,00 5,5-6,5
7 Близ, Великобритания 2 Vestas V 66x2 МВт 4,00 2000 1,0 6,5
8 Утгрунден, Швеция 7 Enron Wind 70x1,425 МВт 10,0 2000 12,00 7,0-10,0
9 Миддельгрунден, Швеция 20 Bonus 76x2 МВт 40,00 2001 2,0-3,0 3,0-6,0
10 Юттре Стенгрунд, Швеция 5 NEG Micon 72x2 МВт 10,0 2001 5,00 6,0-10,0
11 Хор не Риф, Дания 80 Vestas V 80x2 МВт 160,0 2002 14,0-20,0 6,0-12,0
12 Самсон, Дания 10 Bonus 82x2,3 МВт 23,00 2003 3,50 20,0
13 Фредериксхафен 1, Дания 1 Vestasx3 МВт 1 Bonusx2,3 МВт 5,3 2003 0-0,80 1,0
14 Нистед, Рондсанд, Дания 72 Bonus 82x2,2 МВт 165,6 2003 6,0-9,50 9,0
15 Фредериксхафен И, Дания 1 Vestas V 90x3 МВт 1 Bonus 82x2,3 МВт 5,3 2003 0-0,80 1,0
16 Арклоу Банк, Ирландия 7 GEW 104x3,6 МВт 25,2 2003 7-12 15,0
17 Норе Хойл, Великобритания 30 Vestas V 80x2,0 МВт 60,0 2003 7-8 6,5
18 Скруби Сандс 30 Vestas V 80x2,0 МВт 60,0 2004 2,3 5,0
19 Эмден, Германия 1 Enercon E 112-4,5 МВт 4,5 2004 0,03 2,0
20 Росток (Брайтлинг), Германия 1 Nordex N 80-2,5 МВт 2,5 2004 0,05 3,0
21 Вильгельмхафен, Германия 1 Enercon E 112-4,5 МВт 4,5 2005 0,5 2,0
Итого: 611,7
* Составлено по материалам www.offshorewindenergy.org,www.bwea.com/offshore,www.ewea.org
берега вблизи Магдебурга в Германии. В конце октября 2004 г. экземпляр турбины этого типа был установлен вблизи порта Эмден (диаметр ротора 114 м, высота опоры 108 м). По расположению эта установка является фактически прибрежной ВЭС с опорой в воде, поскольку расположена в 40 м от берега, с которым ее соединяет мостовая конструкция. Средняя скорость ветра на высоте ротора составляет около 8,6 м/с, что, по расчетам, позволит производить ежегодно 15 млн кВт-ч электроэнергии. По данным компании "Епегсоп", турбина Е-112 прошла успешно испытания на мощности 6 МВт, что может повысить выработку энергии на 33% [3].
Компании "Nordex" и "Aerodyn" разрабатывают еще более мощные турбины (5 МВт) с ротором в 110 и 125 м. Два ветроагрегата класса 5 МВт — RE 5М (диаметр 3-лопастного ротора 126,5 м) и "Multibrid М 5000" — были произведены в августе 2004 г. в Германии: первый агрегат установлен близ Брюнсбюттеля на р. Эльбе, а второй — вблизи Бремена. Трехлопастная турбина "Multibrid М 5000" характеризуется следующими параметрами: диаметр ротора 116 м; площадь, ометаемая ветроколесом, 10,56 м2; скорость ветра включения 3,5 м/с; скорость ветра отключения 25 м/с; оптимальная скорость 12,5 м/с; вес гондолы и ротора 320 т; генератор 28-полярный синхронный; номинальное напряжение 3,0 кВт [4].
Переход производства от мегаваттных к мульти-мегаваттным турбинам требует нового подхода к конструкциям агрегатов, это определяется их массой и возможностями транспортировки компонентных узлов [9]. На шельфовых ВЭС, построенных до 2002 г., опоры турбин располагались на незначительной глубине — менее 10 м, но уже к 2003 г. были найдены технические решения, позволяющие устанавливать конструкции на большей глубине (ВЭС Арклоу Бэнкс — 15 м, проект на о. Самсон — 19 м). Если для газо- и нефтедобывающих платформ глубоководными считаются конструкции, установленные на глубине около 500 м, то для ветроэлектростанций этот технологический порог составляет 30 м. И хотя уже существуют проекты ВЭС для глубин более 30 м и расстояния до 100 км от берега, их сооружение связано с гигантскими финансовыми инвестициями и требует абсолютно новых технических разработок фундаментов, несущих конструкций для турбин, линий передачи электроэнергии. По-видимому, первые шаги в этом направлении сделает Германия, поскольку именно в этой стране — в связи с характеристиками прибрежной зоны и противодействием общественного мнения установке ветротурбин в зоне видимости с берега — представлено наибольшее число проектов по сооружению ветротурбин не на песчаных мелководьях, а на относительно больших глубинах [13].
Таблица 3
Производство шельфовых ветротурбин мощностью более 3 МВт
Компания-производи-тель Тип турбины Мощность, МВт Год создания Место производства
REpower 5M 5,0 2004 Брунсбюттель, Германия
Prokon Nord Multibrid 5000 5,0 2004 Бременхафен, Германия
Enercon E-112 4,5 2002 Магдебург, Германия
Vestas NM 110-4,2 4,2 2003 Роскильде, Дания
Bonus Energy Bonus 3.6 MW/107 VS 3,6 2004 Ховсоре, Дания
GE Energy GE 3.6s offshore 3,6 2002 Альбасете, Испания
Vestas V90 3,0 2002 Ховсоре, Дания
Экономические аспекты
Мощным стимулом в развитии европейской ветроэнергетики является государственная поддержка, поскольку увеличение доли электроэнергии, производимой на ВЭС и других возобновляемых источниках энергии, рассматривается как важный элемент энергетической политики. Основной целью при этом является превращение ветроэнергетики в инвестиционно привлекательную отрасль с помощью методов экономического регулирования и рыночных механизмов. Так, в финансировании шельфовых ВЭС банковские кредиты играют большую роль, нежели венчурный капитал. Такой капитал превалирует в начальной фазе, когда приобретаются права на землю и разрешение на строительство.
Инвестиции в отдельные шельфовые проекты составляют в настоящее время от 1 до 300 млн долл. США; стоимость упомянутой выше крупнейшей из работающих шельфовых ВЭС — Хорнс Риф — составила 270 млн евро. От официальных органов некоторых европейских государств в настоящее время получены разрешения на строительство ВЭС мощностью более 1 ГВт, что требуют инвестиций свыше 1,5 млрд долл. Такое разрешение было запрошено, например, для шельфовой станции мощностью 1 ГВт в Северном море Германии. По прогнозам экспертов компании "Дуглас Вествуд Лтд.", к 2008 г. объем мирового рынка шельфовой ветроэнергетики составит более 15,3 млрд долл., в том числе 7,9 млрд стоимость турбин, а 3,2 млрд — фундаментов ВЭС [14]. Современная стоимость сооружения для шельфовых ВЭС составляет в среднем 1300—1700 евро на 1 МВт установленной мощности.
Строительство шельфовых ВЭС, проекты которых представлены на период до 2010 г., потребует
производства более 12,3 тыс. ветротурбин различного класса и около 12 тыс. км электрического кабеля, из них 40% — высокого напряжения (более 150 кВ). В уже представленных проектах планируется преимущественно установка турбин "GE Wind" (23%), "NEG Micon" (19%) и "Vestas" (17%). На компанию "Enercon" приходится лишь 4% числа турбин, но это наиболее мощные агрегаты — 3 МВт и более, планируемые к установке в Германии [12].
Вопросы занятости рабочей силы также являются важным фактором развития этой отрасли энергетики. Так, в Германии установка ВЭС суммарной мощностью 12 000 МВт позволила создать 42 тыс. постоянных рабочих мест, т.е. одно рабочее место на 285 кВт установленной мощности [8].
Что касается дороговизны ветровой энергии по сравнению с энергией от ТЭС и других традиционных источников, то одним из способов решения этой проблемы является система так называемых "зеленых сертификатов"1. В результате в первые десять лет работы стоимость электроэнергии, вырабатываемой на ВЭС Хорнс Риф, составляла с учетом "зеленых сертификатов" 0,33 датской кроны (0,04 долл. США)/ кВт-ч. Предполагается, что "зеленые сертификаты" будут действовать в течение всего периода работы турбин и будут продаваться по цене 0,1—0,27 датской кроны/кВтч [7].
Общий объем инвестиций, необходимых для полной реализации программы "Wind Force-12", составит к 2020 г. 628,6 млрд долл. Несмотря на столь большую цифру, стоимость 1 кВт-ч электроэнергии должна снизиться к 2020 г. до 0,021 долл. при условии, что удельные инвестиции в расчете на 1 кВт установленной мощности будут составлять к этому времени около 500 долл. К 2020 г. число занятых в ветроэнергетике ожидается на уровне 1,5 млн человек [3].
Экологическое воздействие
Шельфовые ВЭС являются крупными объектами, где на значительных площадях преимущественно на свайных основаниях расположены трехлопастные турбины с диаметром ротора около 100 м, мощностью 2 МВт и более, расстояние между турбинами составляет около 500 м. Высоковольтные электрические кабели соединяют между собой как отдельные турбины, так и всю ВЭС с береговыми трансформаторно-рас-пределительными станциями.
Сооружение таких крупных энергетических объектов в прибрежных зонах морей приводит к изменению водных экосистем в районах расположения ВЭС. Выделяют следующие типы воздействия ВЭС на водные биогеоценозы:
1) влияние шума и вибрации на водные организмы. Исследования европейских биологов показывают,
1 Система "зеленых сертификатов" — система, при которой правительство устанавливает определенные квоты на уровень производимой от возобновляемых источников энергии; цена на нее устанавливается на рынке и, таким образом, отражает добавочную цену при генерации энергии от ВИЭ по сравнению с традиционными способами [1].
Таблица 4
Перспективы развития мировой шельфовой ветроэнергетики (2004—2008 гг.)
что воздействие ВЭС на особей морских млекопитающих (тюленей, дельфинов, китов) незначительно. Для рыбных популяций наиболее опасен период строительства: нарушения в среде обитания, особенно в нерестовый период, приводят к миграциям и массовой гибели рыб. Однако в период стабильной работы воздействие шумов и вибрации ВЭС не превышает таковое от моторных лодок и судов, а прекращение судоходства и рыболовства между опорами турбин может благоприятно сказаться на водной и донной фауне;
2) изменение донных осадков и структуры турбулентных потоков, особенно в период строительства. Фундаменты оснований ВЭС представляют собой искусственные рифы, однако плотность слагающего их материала выше, чем у природных, что влияет на численность и разнообразие бентосных организмов. Невелико воздействие ВЭС на ареалы обитания донных организмов лишь для скальных фунтов (Швеция);
3) возникновение электромагнитных полей. Вопросы влияния электромагнитного излучения на морских обитателей (рыб, членистоногих, моллюсков, млекопитающих) подробно изучались российскими и зарубежными зоологами и ихтиологами. Интенсивность и расстояние воздействия зависят от напряжения и силы тока в подводных кабелях. Описан ряд случаев увеличения популяций рыб на расстоянии около 500 м от мест расположения кабелей. Воздействие электромагнитного излучения на бентосные организмы во многом определяется электрической проводимостью донных фунтов.
Многочисленные исследования европейских орнитологов показали, что гибель птиц при столкновениях с шельфовыми ВЭС практически не происходит, поскольку птицы на расстоянии более 1 км чувствуют наличие ветротурбин и обходят их за 500 м, несколько изменяя при этом пути миграций [11].
Перспективы развития
По прогнозам экспертов компании "Дуглас Вест-вуд Лтд." (Англия), представленным в "Докладе о мировой шельфовой энергетике 2002—2007", наиболее крупные проекты планируются к введению в эксплуатацию лишь в 2008 г., в течение которого мощность мировой шельфовой ветроэнергетики должна увеличиться более чем на 4000 МВт, достигнув к концу года суммарного значения в 9,1 ГВт (табл. 4) [14]. Европейская ассоциация ветроэнергетики (EWEA) прогнозирует к 2010 г. суммарную мощность шельфовых ВЭС в странах Европы около 10 000 МВт (www.ewea.org). Ведущими странами в этой области будут Германия и Англия [15].
Германия к 2005 г. имела лишь три действующие прибрежные ВЭС — Эмс Энден (4,5 МВт), Брайтлинг (2,5 МВт) и Вильгельмхафен (4,5 МВт), однако сфа-на планирует стремительное развитие шельфовой ветроэнергетики с установкой мощных турбин и на значительной глубине. Стимулировать развитие шельфовой ветроэнергетики будут и специальные тарифы на эту электроэнергию, которые были введены летом 2004 г. По данным К. Хэйс, директора по исследованиям "Emerging Energy Research", в 2007 г. будет введена в строй ВЭС 60 МВт (12 турбин "Multibrid М 5000") в Северном море, в 45 км на север от о. Боркум; уже выдана лицензия на сооружение ВЭС 240 МВт (80 турбин "Vestas V 90") западнее о. Силе (www.emeig-ing-energy.com). К 2012 г. в шельфовых зонах Северного и Балтийского морей планируется сооружение ВЭС суммарной мощностью 6700 МВт, а к 2020 г. — более 30 000 МВт (из них в мелководной прибрежной зоне 8 ВЭС общей мощностью 2000 МВт). В разной стадии разработки вне 12-мильной зоны находятся 23 проекта для Северного моря и 5 проектов для Балтийского моря общей мощностью около 40 000 МВт (www.offshore-wind.de).
Великобритания к настоящему моменту имеет три ВЭС в прибрежной зоне: Блис Харбор (4 МВт), Норе Хойл (60 МВт) и Скруби Сандс (60 МВт). По данным Британской ветроэнергетической ассоциации BWEA, 9 проектов суммарной мощностью более 800 МВт получили лицензии Королевской имущественной службы и будут сооружены до 2007 г. [6]. К 2012 г. планируется освоить более 7000 МВт (15 ВЭС) ветроэнергетических ресурсов на шельфе Англии и таким образом обеспечить около 7% потребления электроэнергии в Англии (www.bwea.com/offshore).
В Дании в прибрежной зоне работает уже восемь ВЭС суммарной мощностью 416 МВт. В ближайшие годы планируется дополнить ВЭС Хорнс Риф и Нис-тад вефотурбинами суммарной мощностью по 200 МВт. К 2008 г. пять крупных (каждая более 150 МВт) ВЭС на шельфе Дании будут производить около 8% пофебляемой в стране электроэнергии; при замещении ими ТЭС эмиссия углекислого газа сократится на 1,2 млн т. В случае успешного осуществления этих проектов правительство Дании планирует к 2030 г.
Страна Мощность планируемых к вводу шельфовых ВЭС, МВт Всего
2004 2005 2006 2007 2008
Бельгия 42,0 65 80 130 316
Великобритания 60,0 183,0 681 532 674 2130
Германия 4,3 78,0 583 655 879 2200
Дания 8,4 400 408
Ирландия 129 50 385 564
Испания 2,0 250 252
Канада 3,6 700 704
Китай 20 20
США 7,2 22 260 468 757
Финляндия 257 257
Франция 58 100 158
Швеция 338 20 600 958
Прочие 120,0 58 219 397
Итого 64 443 1932 2636 4043 9118
довести мощность шельфовых ВЭС до 6000 МВт, что обеспечит около 50% потребляемой в стране электроэнергии [12].
Нидерланды имеют две действующие шельфовые ВЭС (24 МВт). В мае 2005 г. в 23 км от Иджмуилдена начато сооружение ВЭС мощностью 120 МВт (60 турбин "Vestas V 80" по 2 МВт), ввод в действие которой планируется к концу 2006 г. Компанией "Шелл" в сотрудничестве с местными фирмами подготовлен и лицензирован проект ВЭС 99 МВт (33 турбины "Vestas V 90") в Северном море, в 8 км от г. Эгмонт; строительство планируется начать в 2006 г. К 2020 г. предполагается освоить ветроэнергетические ресурсы суммарной мощностью около 6000 МВт. В долгосрочной перспективе еще 39 проектов строительства шельфовых ВЭС в водах Нидерландов общей мощностью более 9000 МВт.
Ирландия имеет действующую ВЭС Арклоу Бэнк (25 МВт) в Ирландском море, мощность которой планируется увеличить до 500 МВт в ближайшие 5 лет. При оценках ветроэнергопотенциала было выделено еще 6 участков в прибрежной зоне на расстоянии 8—10 км от восточного побережья страны суммарной мощностью около 1000 МВт.
Технический ветроэнергетический потенциал прибрежных вод Бельгии оценен в 2000 МВт. Подготовлен проект ВЭС на 300 МВт вблизи Торнтон Бэнк, в 27 км от порта Зебругге.
Швеция имеет уже три действующие ВЭС — Бокстиген, Утгрунден-Миддельгрунден, Юттре Стен-грунд — общей мощностью 62,5 МВт. В стадии строительства находятся две ветростанции у восточного побережья о. Готланд общей мощностью 52 МВт. В 2006 г. планируется начать строительство второй очереди ВЭС Утгрунден (90 МВт) и ВЭС Класарден (о. Готланд, 44 МВт), а также установить 48 турбин в водах между Швецией и Данией (ВЭС Лиллгрунд, 120 МВт). На долгосрочную перспективу подготовлен проект ВЭС Барзенбэнк (750 МВт) [11].
Франция. При планах сооружения к 2010 г. ВЭС в прибрежных водах мощностью 500 МВт только в районе Винержи в Северном море потенциально могут быть установлены ВЭС суммарной мощностью около 12 000 МВт.
К 2010 г. планирует начать освоение ветроэнергетических ресурсов и Норвегия (мощность предполагаемой к строительству ВЭС составляет 1400 МВт) (www.bwea.com/offshore).
В России имеется значительный потенциал ветроэнергетических ресурсов в шельфовой зоне морей. Особенно перспективны участки Балтийского моря, омывающего берега Калининградской области. В августе 2003 г. были подписаны соглашения между компанией "SEAS Energy Service A.S." (Дания) и калининградской "Янтарьэнерго" о строительстве ветро-электростанции морского базирования мощностью 50 МВт. Она будет возведена в 500 м от берега Балтийского моря в районе пос. Приморск. Стоимость проекта составит 50 млн долл., планируемая окупае-
мость 10 лет. Однако развитие ветроэнергетики, в том числе и шельфовой, в России в настоящее время требует неотложных мер по принятию государственного законодательства, а также и государственной поддержки развития отрасли с помощью методов экономического регулирования и рыночных механизмов [1].
Освоение ветроэнергетического потенциала морей бассейна Северного Ледовитого океана чрезвычайно сложно из-за крайне суровых климатических условий и требует огромных финансовых вложений. Шельфовые зоны морей восточного побережья России характеризуются весьма крутым подводным склоном и значительными глубинами, что тоже затрудняет установку ВЭС в этих водах.
Заключение. Шельфовая ветроэнергетика получила стремительное развитие в последние 5 лет. Это обусловлено все нарастающим стремлением европейских стран к энергетической безопасности, уменьшению зависимости от импортных энергоисточников. Важным моментом, способствовавшим наращиванию мощности ВЭС на шельфе, стали усилия европейских стран по выполнению обязательств Киотского протокола о снижении эмиссии углекислого газа. В ближайшие годы в шельфовой ветроэнергетике предпочтение будет отдаваться сверхмощным ветротурбинам (3,0—5,0 МВт и более), расположенным на глубинах до 30 м. Сооружение глубинных ВЭС будет начато не ранее 2010 г.
Шум и вибрации от действующих ВЭС оказывают незначительное воздействие на биоту, сопоставимое по интенсивности с таковым от моторных лодок и судов. Однако строительство опор ветроэнергетических станций приводит к значительным изменениям в структуре донных осадков, турбулентных потоков и соответственно донных биогеоценозов. Степень воздействия электромагнитного излучения на бентос-ные организмы зависит от проводимости донных грунтов.
Проведенный авторами анализ данных по европейским проектам, подготовленным к реализации и уже в ряде случаев получившим лицензии на строительство, позволяет предположить более быстрое развитие шельфовой ветроэнергетики по сравнению с существующими прогнозами (табл. 4). Так, к 2007 г. только на шельфе Европы планируются к установке ВЭС мощностью около 2800 МВт, в результате чего суммарная мощность ВЭС может составить 3400 МВт, а к 2012 г. — уже около 23 600 МВт, что позволит избежать выбросов С02 европейскими странами (5,1 и 35,4 млн т в год соответственно). Начиная с 2007 г. шельфовая ветроэнергетика уже будет вносить заметный вклад в энергообеспечение европейских стран (до 5%), а к 2030 г. — и до 50% (Дания).
Таким образом, шельфовая ветроэнергетика является важным элементом устойчивого развития Европы, поскольку открывает путь к обеспечению энергетической безопасности, уменьшению зависимости от импортного топлива и снижению эмиссии С02 в энергетическом секторе.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шафер О. Механизмы поддержки возобновляемой электроэнергетики // Возобновляемая энергия. 2005. Август. С. 2-5.
2. Bjerregaard Н. Wind on the horizont 11 Renewable Energy World. 2004. March-April. P. 100-111.
3. De Fries E. Up, up and away. Stretching the boundaries — wind energy technology review 2004—2005 // Renewable Energy World. 2005. July-August. P. 100-113.
4. De Vries E. Multibrid 5 MW a new offshore wind turbine contender// Ibid. 2004. October—November. P. 97—105.
5. Hays K. European Wind. Offering Growth Amidst Diverse Market Conditions // REFocus. 2005. March—April. P. 30-35.
6. Hill A. UK Offshore 11 Ibid. 2003. May-June. P. 22-25.
7. Horn Rev - 160 MW offshore Wind // Renewable Energy World. 2002. May-June. P. 76-84.
Лаборатория возобновляемых источников энергии
8. louye F. Renewing offshore wind // REFocus. 2003. May-June. P. 26-29.
9. Kujawa M. Large wind Rising // Renewable Energy World. 2003. March-April. P. 86-92.
10. Lehrmann K.-P. Slow progress or full speed ahead? // Ibid. 2005. March-April. P. 60-70.
11. Offshore Wind Energy — Information for professionals (www.offshorewindenergy.org).
12. Rowley W, Westwood A. Offshore Wind Energy. Global Prospects//REFocus. 2003. May-June. P. 16-21.
13. Westwood A. In deep water// Ibid. 2004. March—April. P. 18-29.
14. Westwood A. Looking to 2008 // Ibid. 2004. July-August. P. 23.
15. Zaaijer M., Henderson A. Offshore update. A global look at offshore wind Energy // Renewable Energy World. 2003. July-August. P. 84—92.
Поступила в редакцию 16.11.2005
S.V. Kiseleva, L.V. Nefedova
DEVELOPMENT OF WIND ENERGY RESOURCES OF THE EUROPEAN SHELF ZONES
The bulk of factual materials are used to discuss the current state, problems and prospects of the development of wind energy resources of marine shelf zones in the countries of Western Europe. Technical equipment of wind turbine stations, economic issues, financing and state support of the branch are analyzed in detail. Environmental impact of construction of large power-producing facilities in shelf zones includes both the reduction of C02 emissions due to replacement of fuel power stations, and the transformation of water ecosystems.
