Доля возобновляемых источников в производстве всей электроэнергии в мире достигла рекордного показателя — 33 %. Особенно стремительный рост показали солнечная и ветровая энергия. По прогнозам через 10 лет доминирование ископаемого топлива сойдет на нет.

Источник изображения: Copilot

Согласно недавнему отчету независимого аналитического центра Ember, 2023 год стал поворотным для возобновляемой энергетики. Объемы выработки электроэнергии солнечными электростанциями выросли на 23 %, а ветровыми — на 10 %. В то же время производство электроэнергии с использованием ископаемого топлива, такого как уголь и газ, увеличилось лишь на 0,8 %. Такие темпы роста возобновляемых источников энергии являются беспрецедентными.

Стоит отметить, что ещё в 2000 году на возобновляемые источники приходилось лишь 19 % мирового производства электроэнергии, но за последние два десятилетия ситуация радикально изменилась. Аналитики прогнозируют, что в ближайшие 10 лет мир вступит в новую эру, когда доминирование ископаемого топлива сойдет на нет.

Причины стремительного роста возобновляемой энергетики очевидны. Во-первых, стоимость солнечных панелей и ветряных турбин неуклонно снижается. Во-вторых, все больше стран вводят жесткие экологические нормы, стимулируя развитие «зеленой» энергетики. Наконец, растет общественное давление на правительства и корпорации с требованиями ускорить энергетический переход.

Впрочем, пока рано говорить о тотальном доминировании возобновляемых источников энергии. В 2023 году мировое производство гидроэлектроэнергии упало до пятилетнего минимума, что частично компенсировалось за счет угля и газа. Кроме того, глобальный спрос на электричество продолжает расти примерно на 2 % в год, и чтобы удовлетворить этот спрос исключительно за счет «зеленой» энергетики потребуются колоссальные инвестиции в ветровые и солнечные мощности.

Источник изображения: Ember

Тем не менее, общая тенденция такова — мир неуклонно движется к возобновляемому энергетическому будущему, а согласно прогнозам Ember, в ближайшее десятилетие масштабы использования ископаемого топлива будут неуклонно сокращаться, что приведет к существенному снижению выбросов парниковых газов. И хотя полная декарбонизация энергетики потребует значительных усилий, 2023 год продемонстрировал, что этот процесс необратим.

В отчете Ember собраны данные из 215 различных стран, включая данные по 80 странам, на которые приходится 92 процента мирового спроса на электроэнергию. Также включены данные из 13 географических и экономических регионов, таких как Азия, Африка, ЕС и G7.

Немецкая компания Voodin Blade Technology запустила процесс опытного производства лопастей ветрогенераторов из клеёного бруса. Такие лопасти могут полностью перерабатываться в отличие от современных лопастей из стеклоткани, эпоксидной смолы и углепластика. Лопасти производятся на станках с ЧПУ и по ряду характеристик обещают оказаться лучше синтетических.

Источник изображений: Voodin Blade Technology

Оборудование современных ветроэлектростанций перерабатываются на 85–90 %. Что совершенно не подлежит переработке — это лопасти, произведённые из углепластика, стеклоткани и эпоксидной смолы. Сегодня их свозят на свалки либо закапывают в землю. Со временем эта практика приведёт к проблемам с экологией. Переработка в данном случае очень и очень дорогая, поскольку требует массы химических реактивов, воды и энергии для растворения эпоксидной смолы и последующего изъятия материалов.

Молодая немецкая компания Voodin Blade Technology предлагает разом отказаться от практики использования синтетики при изготовлении лопастей для ветряных турбин. Для доказательства этой концепции они разработали техпроцесс и с его помощью изготовили 9,3-м деревянные лопасти из клеёного бруса. Затем лопасти установили на действующую ветряную турбину в Бреуне, недалеко от города Кассель в Германии.

Одним из преимуществ изготовления лопастей на станках с ЧПУ в компании называют возможность производства лопастей любой формы без необходимости создавать пресс-формы. Лопасти можно производить на месте, где создаётся ветроэлектростанция, снижая воздействие на экологию производства и транспортировки.

Более того, компания утверждает, что клеёный брус более долговечен, чем композитные материалы, которые обычно используют для изготовления лопастей турбин. В частности, соучредитель компании Хорхе Кастильо (Jorge Castillo ) сказал: «За последние два года мы провели сотни лабораторных испытаний, чтобы усовершенствовать материал лопастей. Согласно всем нашим тестам, наши лопасти даже более долговечны, чем существующие лопасти из стеклопластика, поскольку они обладают меньшими усталостными характеристиками и, как доказано, отлично переносят любые погодные условия на суше».

В дополнение к испытаниям прототипа турбины с деревянными лопастями, компания Voodin в настоящее время разрабатывает новые прототипы с лопастями большего размера — 60-м и 80-м.

На этой неделе исполнительный вице-президент Европейской комиссии, Маргрете Вестагер (Margrethe Vestager), заявила, что власти ЕС расследуют развёртывание нескольких ветряных электростанций в Испании, Греции, Франции, Румынии и Болгарии. Это сделано для выявления признаков нечестной конкуренции со стороны неназванных китайских производителей, которые своими действиями подрывают рынок возобновляемой энергии в Европейском союзе.

Источник изображения: Pixabay

«Мы начинаем новое расследование в отношении китайских поставщиков ветряных турбин, — сказал Вестагер. — Мы изучаем условия для развития ветряных парков в Испании, Греции, Франции, Румынии и Болгарии».

Ранее стало известно, что аналогичное расследование Брюссель начал в отношении китайских производителей солнечных панелей. В частности, стартовало следствие по тендеру о создании солнечного парка мощностью 110 МВт в Румынии. Выигравших тендер два китайских консорциума подозревают в получении субсидий от властей Китая, что делает их предложение привлекательным, но нечестным.

«Мы в полной мере используем инструменты, которые у нас есть. Но я не могу отделаться от ощущения, что это также игра в прятки. Нам нужно нечто большее, чем индивидуальный подход. Нам нужен системный подход. И он нам нужен, пока не стало слишком поздно, — добавила Вестагер, не предоставив более подробной информации о расследовании. — Мы не можем позволить себе увидеть, как то, что произошло с солнечными панелями, повторится с электромобилями, ветрогенераторами или чипами».

По словам представителя ЕК, цена вопроса не должна стоять во главе угла при выборе того или иного подрядчика. Приоритетными должны быть критерии надёжности, такие как воздействие на окружающую среду, трудовые права, кибербезопасность и защита данных. Именно на это должно ориентироваться в будущих тендерах, выразил своё видение представитель властей.

При этом Вестагер посетовала, что именно этого не хватало в американском Законе о снижении инфляции. Этим законом США фактически обеспечило перенос бизнеса из Европы в Северную Америку. Вместо того, чтобы думать о надёжности, власти США поманили европейских производителей (и не только) долларом. Поэтому, в частности, ЕС вынужден был предоставить европейским производителям субсидии, чтобы те не сбежали в США.

«На мой взгляд, это то, чего не хватало в Законе о снижении инфляции. Привязывая критерии к местному производству вместо надежности, США ограничили потенциальный масштаб для западных производителей. И это вынудило нас отреагировать, разрешив соответствующие субсидии», — сказала она. А ещё летом выборы в Европарламент и катастрофа в области производства материально технического обеспечения в сфере возобновляемой энергетики: европейские компании сектора разоряются и субсидии спасают лишь ограниченный круг бизнесменов.

Китайская компания Sany создала испытательный стенд для тестирования лопастей ветряных турбин длиной свыше 100 метров. Это будет первый в мире испытательный комплекс для проверки сверхдлинных лопастей на вибрационную устойчивость одновременно по двум осям. По словам производителя, это заложило основу подготовки к производству ветрогенераторов мощностью 30 МВт. Три десятка таких генераторов заменят один ядерный реактор на АЭС.

Монтаж 18-МВт ветровой турбины. Источник изображений: China Three Gorges Corporation

В последние годы китайские производители ветрогенераторов подняли планку на недостижимую для западных компаний высоту. В Китае наладили массовое производство 16- и 18-МВт турбин. Совсем скоро там начнут выпускать 22-МВт генераторы, длина лопастей для которых будет достигать 150 м. В любом случае, лопасти длиной более 100 м становятся самым востребованным товаром, поэтому проверка их на усталость материала остро стоит на повестке дня.

«Это будет первое комплексное испытание на усталость сверхдлинных лопастей в Китае, удовлетворяющее требованиям к проверке рабочих характеристик лопастей ветряных турбин класса 30 МВт», — заявили в компании Sany Renewable Energy. Ранее в этом году компания анонсировала массовое производство 131-м лопастей, необходимых для развёртывания 16- и 18-МВт ветрогенераторов.

Западные производители с осторожностью относятся к гонке за мощностью ветрогенераторов. Существуют вполне обоснованные опасения, что инфраструктура и цепочки поставок могут не успеть сформировать устойчивый процесс по переходу на всё более мощные турбины. Например, банально нет плавучих кранов, чтобы поднимать гигантские конструкции на высоту до 300 м. Но и это китайцам нипочём. Не так давно они научились возводить 16-МВт ветрогенераторы в прибрежных районах всего за 24 часа.

Компания Google сообщила о новой крупной сделке по приобретению электричества, получаемого из возобновляемых источников. Конечной целью компании остаётся переход к 2030 году на питание исключительно от возобновляемых источников. Новый договор приближает этот момент и стимулирует развитие «зелёной» энергетики в Нидерландах, где Google увеличила закупку электричества у местных ветропарков.

ЦОД Google в Эмсхавене, Нидерланды. Источник изображения: Google

Согласно договору, Google добавила к своему потреблению в Нидерландах ещё 700 МВт чистой энергии. В этой стране у компании два центра обработки данных из 24, разбросанных по всему свету. Соглашения о покупке электроэнергии заключены с консорциумами CrossWind и Ecowende, которые являются совместными предприятиями энергетических компаний Shell и Eneco.

Поставщики разрабатывают участок номер V в зоне ветропарков Hollandse Kust Noord (HKN) и участок номер VI парка Hollandse Kust West (HKW), которые, как ожидается, будут обеспечивать около 6 % годового потребления электроэнергии в Нидерландах. Это ветроэлектростанции в прибрежной зоне на мелководье. Ветропарк HKN начал производить электроэнергию в прошлом году, в то время как запуск HKW VI запланирован на 2026 год.

Если учесть предыдущие соглашения Google о покупке электроэнергии, то в этом году её голландские дата-центры смогут использовать экологически чистую энергию на 90 %. Google также объявила о более мелких сделках по закупке возобновляемой энергии у прибрежных ветряных и солнечных электростанций в Италии, Польше и Бельгии. Сами Нидерланды обеспечивают себя возобновляемой энергией примерно на 40 %.

Следует сказать, что далеко не вся покупаемая Google в Нидерландах электрическая энергия будет произведена из возобновляемых источников. Поэтому слова компании о переходе на 90 % возобновляемую энергию следует воспринимать с осторожностью. Часто речь идёт о покупке сертификатов REC (Renewable Energy Certificate), что по факту означает дотации в эту сферу генерации. В последние годы с этим возникли проблемы. Спекуляция сертификатами обесценила определённую их часть, и они перестали быть надёжным стимулом развивать зелёную энергетику. Поэтому Google и другие компании, например, Microsoft, стремятся покупать сертификаты на электроэнергию из возобновляемых источников непосредственно там, где она производится.

Подобная практика даёт средства в руки компаний, заинтересованных в увеличении выработки. Новое соглашение Google именно такого рода. Она покупает электричество у операторов ветроэлектростанций, которые за счёт этого постепенно расширяют производство электроэнергии.

В США в сфере выработки электроэнергии из возобновляемых источников стартовал проект, стоимость которого сравнима с проектами в атомной энергетике. Объём финансирования по проекту SunZia составил $11 млрд — это беспрецедентная сумма для экологически чистой генерации энергии. На эти деньги будет построен парк ветрогенераторов мощностью 3,5 ГВт и линия высоковольтной электропередачи протяжённостью 885 км из Нью-Мексико в Аризону.

Источник изображения: Pattern Energy

Проект SunZia разбит на два самостоятельных проекта: SunZia Wind по созданию парка ветрогенераторов и SunZia Transmission по транспортировке электричества из одного штата в другой. На масштабных работах будет задействовано до 2000 рабочих. Поставка первых турбин намечена на начало 2025 года с планами ввести систему в эксплуатацию в 2026 году. Реализацией обоих проектов занимается компания Pattern Energy.

Заказ на ветрогенераторы в количестве 246 штук получила компания Vestas. Это будут турбины V163 мощностью 4,5 МВт. Для компании это крупнейший разовый заказ. Реализуемый проект станет крупнейшим в западном полушарии и крупнейшим наземным проектом. Ветрогенераторы будут размещены на нескольких площадках в округах Торранс, Линкольн и Сан-Мигель в штате Нью-Мексико.

Протяжённость высоковольтной линии электропередачи составит около 885 км. По линии будет передаваться постоянный ток напряжением около 525 кВ. Пропускная способность линии будет достигать 3 ГВт. Ожидается, что поставляемая по этой сети чистая энергия будет снабжать электричеством жителей Аризоны и Калифорнии в период раннего вечера, когда солнечная энергия идёт на убыль.

На каждую тонну надводной части морского ветрогенератора необходимо четыре тонны подводного балласта, что делает такие проекты крайне затратными. Выход предложен в виде плавучих ветрогенераторов пирамидальной конструкции вместо традиционной «вентилятор на палочке». Ранее на этой неделе в США спущен на воду первый прототип такого ветрогенератора, что позволит оценить новшество в реальных условиях.

Источник изображений: T-Omega

Прототип в масштабе 1:16 спущен на воду недалеко от города Нью-Бедфорд в штате Массачусетс. Ранее компания T-Omega, предложившая уникальную конструкцию морского ветрогенератора, провела испытания на плавучесть прототипа в масштабе 1:60. Утверждается, что конструкция сможет выдержать волны высотой до 30 м.

Конечной (или промежуточной) целью компании заявлено строительство 10-МВт ветровой установки высотой 119 м со сторонами 70 м и ротором диаметром 198 м. Ориентировочный вес установки составит от 1200 до 1800 т.

Пирамидальная конструкция опоры на поплавках создаст две точки для поддержки оси ротора вместе с генератором. Две точки опоры для ротора уменьшат нагрузку на подшипники. Благодаря поплавкам и точке крепления якоря на дне конструкция будет самостоятельно разворачиваться по ветру. Для ремонта и обслуживания трапециевидный плавающий генератор можно будет отбуксировать в сухой док, что снизит стоимость обслуживания и исключит необходимость арендовать дорогостоящие плавучие краны.

Похожий проект разрабатывает французская компания Eolink. В сентябре прошлого года она получила инвестиции на сумму около $23 млн от испанской компании Acciona Energy и фирмы по управлению проектами Valorem. На эти деньги будет построен 5-МВт прототип, который к 2024 году должен был пройти проверку на испытательном полигоне SEM-REV в французских водах Атлантического океана. Пока об этом не сообщалось.

Добавим, морские ветрогенераторы обещают оказаться эффективнее прибрежных, поскольку ветра в открытом море, как правило, сильнее. Но в открытом море «вентилятор на палочке» — это практически невозможное решение ввиду больших глубин. Однако для плавучего ветрогенератора трапециевидный конструкции это не проблема. Бросить якорь — это не сваи вбивать. А какая экономия на материале… В идеале от подобных систем ожидают LCoE около $50 за МВт·ч, что очень и очень хорошо.

Американская компания Airloom Energy сообщила о планах создать принципиально новые ветряные генераторы, которые в три раза снизят стоимость выработки электричества силой ветра. Возглавил Airloom Energy выходец из Google, а среди первых инвесторов главным стал фонд Breakthrough Energy Ventures Билла Гейтса (Bill Gates).

Источник изображений: Airloom Energy

Традиционные ветровые установки — «пропеллер на палочке» — начали упираться в высокую стоимость развёртывания. Гигантские пропеллеры достигли высот до 300 м с учётом подъёма лопастей. Ступица ротора при этом крутится с намного меньшей скоростью, чем кончики лопастей, с чем в данной конструкции приходится мириться. Стоит ли продолжать в том же духе и терять на растущей стоимости проектов, или нужно искать что-то новое и более эффективное? Билл Гейтс в лице фонда Breakthrough Energy Ventures проголосовал за второе.

Оригинальный ветряк Airloom Energy совершенно непохож на типичную ветроустановку. Вместо одиночных башен и пропеллеров, предложенная установка представляет собой овальный трек. Также можно сказать, что это линейный ветрогенератор. На верхушках столбов крепится свободно двигающийся трос, к которому на равных расстояниях прикреплены паруса-крылья. Такая система всегда будет приходить в движение вне зависимости от направления ветра. В ней одновременно работают все лопасти за исключением тех, которые попадают в зону поворота. И скорость вращения ступицы генератора всегда соответствует скорости прохождения лопасти (троса).

Установка таких систем будет намного дешевле стоимости установки ветряков, что также касается обслуживания, ведь в случае трекового ветрогенератора всё будет невысоко от поверхности земли. По оценкам разработчика, 2,5-МВт трековый ветряк на 25-м столбах с 10-м лопастями будет стоить примерно $225 тыс. Аналогичный классический ветрогенератор с лопастями диаметром 100 м и 85-м башней обойдётся в десять раз дороже. Колоссальная экономия, если проект докажет свою состоятельность.

Для оценки эффективности разработки Airloom Energy создала прототип мощностью 50 кВт. После обкатки технологии на практике она займётся масштабированием установки и вопросами коммерциализации.

Немецкий энергетический гигант RWE приступил к демонтажу ряда ветряных генераторов, чтобы очистить место для расширения своего угольного карьера Гарцвайлер. Всего будет демонтировано восемь ветроустановок. Делается это для обеспечения энергетической безопасности Германии, которая продолжает бороться с последствиями кризиса в энергетике, связанного с санкциями в отношении России.

Источник изображения: Alle Dörfer bleiben \ euobserver.com

Расширение карьера по добыче так называемого бурого угля — самого грязного по создаваемым выбросам — согласовано с властями страны и региона. Компании разрешили добыть дополнительно 15-20 млн т угля в этом разрезе в обмен на обещание поэтапно свернуть добычу угля в стране до 2030 года (на 8 лет раньше, чем было оговорено ранее). Министр экономики Германии Роберт Хабек преподнёс эту договорённость как «правильное решение», а политик партии зеленых Оливер Криш описал расширение карьера и более ранний поэтапный отказ как «одно из величайших достижений, которых мы добились за последние годы».

Следует сказать, что демонтируемые ветрогенераторы эксплуатировались около 10 лет. При этом построившая их компания больше не занималась проектом, и поддержание генераторов в рабочем состоянии было сопряжено с трудностями. Поэтому демонтаж объекта был объективно оправданным решением, хотя само по себе расширение добычи бурого угля было встречено резкой критикой со стороны экоактивистов. С ними во многом согласны аналитики. По оценкам специалистов компании Aurora, расширение карьера Гарцвайлер приведёт к тому, что страна превысит свои обязательства по влиянию на изменение климата.

За последние десять лет мощности ветряных турбин выросли во много раз. С одной стороны, это снижает себестоимость получения электричества за счёт силы ветра, но с другой стороны, инфраструктура рискует не выдержать увеличения массы гондол (генераторов), более высоких башен и предельно длинных лопастей. Каждая лопасть современной турбины длиннее футбольного поля, а вес гондол достигает 1000 т, что граничит с предельной нагрузкой на суда и причалы.

Монтаж 18-МВт ветровой турбины. Источник изображений: China Three Gorges Corporation

Прежде всего, рекорды ставят китайцы. В Китае уже подключена к сети ветряная турбина высотой с 50 этажный дом мощностью 16 МВт и лопастями длиной 123 м. На очереди запуск 18-МВт ветрогенератора высотой с 70-этажный дом и ещё более длинными лопастями. Это пока уникальные и единичные проекты, но массовыми они станут нескоро даже при желании вкладывать в них деньги. Точнее, деньги в них вложить можно, но рентабельность может оказаться не очень хорошей.

Гонка и конкуренция заставляют соперников наращивать мощность оффшорных турбин, вот только флот для установки всё более тяжёлых и больших по размеру конструкций для этого не предназначен. Суда для монтажных работ на море должны работать достаточно долго — десятилетиями, чтобы их стоимость и эксплуатация окупилась и, в конечном итоге, чтобы это не сказалось на стоимости ветроэнергетики. Но современный флот и причальная инфраструктура банально не готовы взять на свои плечи новый груз.

Более того, глядя на всё это, компании-подрядчики не хотят вкладывать деньги в постройку судов большей грузоподъёмности. Они намерены делать это только под долгосрочные контракты со всеми необходимыми мерами страховки. Надо ли говорить, что это не делает проекты оффшорных электростанций дешевле?

Эксперты настаивают, что мы всё ещё плохо понимаем плюсы и минусы ветрогенераторов сравнительно небольшой мощности — до нескольких МВт на установку. И в этом есть зерно истины. Недавно компания Siemens Energy AG выяснила, что треть ветроустановок компании имеют неустранимые простым образом дефекты. И это выяснилось без исследований оффшорных ветрогенераторов, инспектировать которые сложнее, чем наземные. Отрасль может ждать очень неприятный сюрприз, если нечто подобное обнаружится в области морской ветроэнергетики. Неудивительно, что специалисты призывают сделать паузу в гонке за мощностью ветрогенераторов.

Паузу можно использовать для стандартизации индустрии производства и использования ветрогенераторов. Стандартизация поможет избежать ошибок и лишних затрат на проекты, которых можно было бы избежать просто изучая накопленный опыт. Также общие стандарты позволят предсказуемым образом зарабатывать всем участникам цепочек поставок и, тем самым, развивать отрасль с прицелом на дальнюю перспективу, а не на сиюминутную выгоду. А если кто-то хочет быть революционером, то никто не будет против. Желаете удивить? Но только за свой счёт.

Китайская компания Three Gorges Energy сообщила о подключении к сети первого в мире ветрогенератора мощностью 16 МВт. Высота башни этой морской установки достигает 152 м, что примерно равно высоте типичного 50-этажного жилого дома. Колоссальная установка сможет выдержать порывы ветра со скоростью почти 290 км/ч и обеспечит чистой энергией до 36 тыс. китайских домохозяйств.

Источник изображений: China Three Gorges Corporation

Каждая из лопастей обладает длиной 123 м. Общий вес трёх лопастей равен 54 т. Вес «машинного отделения» с генератором на вершине башни составляет 385 т. За один оборот лопасти очерчивают в воздухе круг площадью около 50 тыс. м². «Урожай» энергии с этой площади составляет 34,2 кВт·ч. Ожидается, что в год объём выработки с этой турбины будет достигать 66 ГВт·ч.

Демонстрационная установка размещена в Фуцзяньском морском ветропарке в Тайваньском проливе, где проявляется эффект естественной аэродинамической трубы. По данным компании Three Gorges Group, в этом месте более 200 дней в году наблюдаются условия «почти шторма» с ветром, превышающим скорость 51 км/ч. Расчётная устойчивость установки к ветру составляет 287 км/ч. Это выше, чем ранее зарегистрированный тайфун рекордной ураганной силы, который случился в 1979 году, когда скорость ветра достигала 260 км/ч.

Самое интересное, что Китай продолжит наращивать размеры ветроустановок, поскольку каждый новый метр лопасти даёт ощутимый прирост к генерируемой мощности. Ближе к концу года может начаться монтаж или даже запуск 18-МВт турбины, высота башни которой превысит 70-этажный дом. А также велика вероятность, что будет объявлено о разработке или даже производстве 20-МВт турбины.