Морская ветроэнергетика: стоимость строительства и эффективность

Основной причиной развития альтернативных источников энергии является снижение удельных капитальных затрат на реализацию проекта и повышение эффективности их использования и как следствие снижение средневзвешенной нормированной стоимости электроэнергии (LCOE). На основании базы данных международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), включающие

• The IREA Renewable Cost Database - включает данные о затратах и ​​производительности около 21 000 проектов суммарной мощностью около 2 100 ГВт;
• The IRENA Auction and Power Purchase Agreement (PPA) Database - база данных по аукционам и соглашениям о покупке электроэнергии (PPA), которая содержит данные около 13 500 проектов в области ВИЭ.

получены данные о стоимости альтернативных источников энергии, их эффективности и стоимости электроэнергии.

Примечание: в данном материале приведены среднемировые взвешенные значения, которые могут отличаться для различных стран и проектов в зависимости от индивидуальных особенностей каждого проекта.

Стоимость строительства

По сравнению с наземными ветроустановками морские ветряные электростанции имеют более высокие удельные капитальные затраты на реализацию проекта, поскольку:

• разработка проекта морских ВЭУ значительно дороже и дольше, чем у наземных станций. При реализации проектов необходимо собирать данные о характеристиках морского дна, а также получение разрешений и экологических согласований;
• удаленность площадок строительства от береговых линий и необходимых портов значительно увеличивают логистические затраты;
• размещение ВЭУ в море требует более дорогих фундаментов (доля затрат на строительство фундамента в морской ветроэнергетике для «типового» проекта составляет около 13% по сравнению с 5% в наземной ветроэнергетике);
• прокладка морских кабельных линий электроснабжения значительно дороже строительства кабельных линий в наземных станциях;
• монтаж и эксплуатация ветряных турбин в морских условиях требует дорогостоящего оборудования и соответственно более высоких денежных затрат.

Однако оффшорная ветроэнергетика имеет преимущество экономии за счет масштаба, а это означает, что некоторые из приведенных выше затрат непропорционально выше, чем для наземной ветроэнергетики. В то же время для морской ветроэнергетики доступны более высокие коэффициенты мощности и более стабильные ветра. Таким образом, перспективы морской ветроэнергетики всегда были очевидны, и в последние несколько лет они начали реализовать свой потенциал. Ниже представлен ввод новых мощностей оффшорных ВЭУ.

Глобальная средневзвешенная удельная стоимость строительства морских ветровых электростанций увеличилась примерно с 2685 долларов США за кВт в 2000 году до более чем 5 712 долларов США за кВт в 2008 году. Затем она находилась в диапазоне около 5 500 долларов США за кВт в период 2008 до 2015 года. После 2015 года средняя удельная стоимость строительства морских ветровых электростанций начала снижаться, и относительно быстро упав до 2 858 долларов США/кВт в 2021 году. Ниже представлены удельные затраты на реализацию оффшорных станций в период с 2010 по 2021 г.

Рост удельных капитальных затрат, произошедший после 2006 г., объясняется рядом факторов, в том числе:

• переходом к проектам в более глубоких водах и дальше от берега, что значительно удорожало затраты на логистику и строительство;
• увеличение сложности проектов требовало пропорционального увеличения объема разработки технических решений проектов;
• рынок оффшорной ветроэнергетики находился в зачаточном состоянии, и современные специализированные монтажные суда были еще недоступны, что приводило к менее эффективным процессам установки;
• отсутствовали логистические цепочки поставок элементов ВЭУ, а имеющиеся цепочки поставок еще не были оптимизированы;
• рост цен на сырьевые товары в этот период также оказал непосредственное влияние на стоимость реализации проектов.

В период с 2015 года наблюдается снижение удельных капитальных затрат. Основными факторами тенденции к снижению удельных затрат являлись:

• снижение цены на материалы, используемые для изготовления турбин;
• создание специализированных машин, агрегатов для выполнения перевозки, строительства и монтажа оффшорных ветряков;
• масштабирование рынка позволило существенно улучшить логистические цепочки и привело к снижению затрат на доставку турбин;
• усовершенствование самих ветроустановок.

Тем не менее, из-за относительно небольшого объема рынка (по сравнению с наземным ветром и солнечными фотоэлектрическими модулями) удельные затраты на строительство морских станций сильно зависят от конкретных мест и региона установки ВЭУ. Наименьшие средние удельные капитальные затраты на строительство зафиксированы в Дании (2289 долл/кВт) и Китае (2857 долл/кВт) и учитывая их долю в общем объеме, то глобальные удельные затраты были существенно зависимы от этих рынков.

Однако в период с 2020 г. наблюдаются одинаковые тенденции, что в наземной ветроэнергетике, что в морской – увеличение стоимости материалов для производства турбин. Для оффшорной ветроэнергетики особенно чувствительной оказалось изменение цен на сталь, поскольку доля стали в «типовом» проекте морской ветроэнергетики достигает 90%. Поэтому в ближайшем будущем ожидается увеличение удельных затрат на уровне 2-4%.

Эффективность

Диапазон коэффициентов использования установленной мощности для морских ветряных электростанций очень широк из-за различий в метеорологических условиях, используемой технологии и конфигурации ветряной электростанции. В период с 2010 по 2021 год глобальный средневзвешенный коэффициент мощности вновь введенных в эксплуатацию оффшорных ветроустановок вырос с 38% до 39%. Ниже приведено изменение КИУМ для оффшорной ветроэнергетики в период с 2010 по 2021 г.

Снижение глобального средневзвешенного коэффициент мощности с 2017 года преимущественно, но не полностью, обусловлено увеличением доли Китая в мировом рынке ветроэнергетики. Проекты оффшорной ветроэнергетики Китая, как правило, являются прибрежным, для которых обычно характерны меньшие скорости ветра. Кроме того, в китайских проектах используются не такие современные технологии в производстве и проектировании турбин, как в странах Европы.

Нормированная стоимость электроэнергии

В последние годы растущий опыт и конкуренция, достижения в области технологий ветряных турбин, создание оптимизированных местных и региональных цепочек поставок, а также мощная политическая и нормативная поддержка привели к устойчивому росту более конкурентоспособных проектов в области морской ветроэнергетики.

В период с 2010 по 2021 год глобальное средневзвешенное значение нормированной стоимости электроэнергии оффшорной ветроэнергетики упало на 60% с 0,188 долларов США за кВт*ч до 0,075 долл. США/кВт*ч.