Ветроэнергетика является одним из крупнейших секторов мировой энергетики по объемам ежегодно привлекаемых инвестиций и вводимых мощностей.
Согласно Международному энергетическому агентству (МЭА), глобальные инвестиции в ветроэнергетику в 2021 году составили около 150 млрд долл. США. В том же году, по данным REN21, в мире было введено в эксплуатацию более 100 ГВт ветровых электростанций (почти на 70% больше, чем в 2019 году). На конец прошлого года установленная мощность ветроэнергетики в целом по миру составила без малого 850 ГВт. И есть все основания полагать, что сектор ветроэнергетики будет и в долгосрочной перспективе расти быстрыми темпами.
Мировым лидером по установленной мощности ветростанций является Китай. В 2021 году суммарная мощность всех установленных в Китае ветроэнергетических станций превысила 300 ГВт (это больше, чем установленная мощность всей российской электроэнергетики). С 2012 года ветровые электростанции в КНР вырабатывают за год больше электроэнергии, чем атомные.
В прошлом году доля ветроэнергетики в мировой выработке электроэнергии составила примерно 7%. При этом в ряде стран эта доля была намного выше. Например, в Дании она достигла 43,6%, в Уругвае — 35%, в Ирландии — 30,9%, в ФРГ — превысила 23%.
И дело не только в том, что ветроэнергетика позволяет решить задачу сокращения выбросов в атмосферу парниковых газов в энергетическом секторе и тем самым смягчить глобальное изменение климата в соответствии с целями и задачами Парижского соглашения. Во многих регионах мира наземная ветроэнергетика стала самым дешевым и доступным источником получения электроэнергии.
Так, по данным банка LAZARD за 2021 год, в США приведенная стоимость электроэнергии (LCOE), вырабатываемой наземными ветровыми станциями, находится в интервале от
25 до 50 долл. за МВт·ч, тогда как у парогазовой станции, самой конкурентоспособной технологии получения энергии на основе сжигания ископаемого топлива, этот показатель находится на уровне 45–74 долл. за МВт·ч. По оценке BloombergNEF, в первой половине 2022 года глобальная LCOE наземных ветровых электростанций составила 46 долл. за МВт·ч, что намного ниже аналогичного показателя угольных и газовых электростанций (соответственно, 74 долл. и 81 долл. за МВт·ч). По расчетам американской энергетической компании NextEra Energy, обладающей диверсифицированным портфелем генерирующих мощностей, в первой половине 2020-х годов несубсидируемые ветровые электростанции, даже оснащенные краткосрочными накопителями энергии, будут способны вырабатывать электроэнергию дешевле, чем парогазовые, угольные и атомные электростанции.
Согласно прогнозам KPMG, к 2040 году ветроэнергетика будет давать около 34% мировой электроэнергии, т.е. порядка 14 тыс. тераватт-часов в год. Это больше общего количества электроэнергии, производимой сегодня США и Китаем, вместе взятыми. В сценариях МЭА доля ветроэнергетики в мировом производстве электроэнергии в 2050 году составит от 21% до 32%.
При этом самым быстрорастущим сегментом станет офшорная ветроэнергетика, поскольку развитие ветрогенерации в густонаселенных регионах с высокой плотностью застройки сталкивается с естественными территориально-пространственными ограничениями и не может продолжаться прежними темпами, тогда как офшорная ветрогенерация не имеет подобных ограничений. Кроме того, офшорная ветроэнергетика обладает значительным потенциалом снижения издержек по мере наращивания установленных мощностей и уже сегодня становится вполне конкурентоспособной по сравнению с другими технологиями ВИЭ-генерации. Так, в 2019 году норвежская компания Equinor выиграла тендер на строительство в британских водах крупнейшей в мире офшорной ветровой электростанции Dogger Bank мощностью 3,6 ГВт с ценой примерно 40 фунтов стерлингов (около 52 долл.) за МВт·ч.
Согласно данным Глобального совета по ветроэнергетике (GWEC), текущий портфель морских ветроэнергетических проектов по всему миру составляет более 700 ГВт.
В 2021 году после длительного периода господства европейских производителей в сегменте офшорной ветроэнергетике на первое место вышел Китай, на долю которого пришлось 80% введенных за год морских ветроустановок. В целом, согласно прогнозам, Азия обойдет Европу по установленной мощности офшорной ветроэнергетики уже в текущем году.
Среди ключевых технологических трендов отрасли можно выделить увеличение размеров и единичной мощности ветроустановок. Если раньше в наземной ветроэнергетике доминировали установки мощностью 2,5–3 МВт, то сегодня заказчики всё чаще хотят видеть ветряные турбины мощностью более 5 МВт, а производители готовы поставлять агрегаты мощностью более 7 МВт. В офшорной ветроэнергетике наступает эра больших машин мощностью 15 МВт, хотя еще пять лет назад самая крупная на то время установка имела мощность 9 МВт.
В российских СМИ и блогосфере часто встречаются предубеждения против применения ветроустановок, вызванные незнанием или дезинформацией. В частности, утверждается, что «эта штука никогда не выработает столько энергии, сколько было затрачено на ее производство».
Это заблуждение. Вся информация по энергетическим затратам, энергетическому балансу и энергетической окупаемости (energy payback) ветряных турбин хорошо известна. Она публикуется в научных работах и в отчетах производителей. Согласно этим документам, срок энергетической окупаемости ветроустановок, т.е. время, за которое энергетические затраты в течение жизненного цикла объекта возместятся выработанной электроэнергией, составляет несколько месяцев — как правило, от 4 до 8 в зависимости от ветровых и прочих условий. При этом срок службы ветряной турбины составляет 20–25 лет. Например, модель ветряной турбины Vestas V112-3,3 МВт имеет срок энергетической окупаемости для средних ветровых условий 6,5 месяцев. Принимая во внимание, что нормативный срок службы данной турбины составляет 20 лет, она в течение своего жизненного цикла выработает в 38 раз больше энергии, чем потребит. Таким образом, когда вы инвестируете 1 кВт·ч в ветроэнергетику, то взамен получаете 38 кВт·ч.
В научной статье «Влияние на окружающую среду в течение жизненного цикла наземных и офшорных ветровых ферм в Техасе» показано, что энергетическая окупаемость наземной ветряной турбины мощностью 2,3 МВт составляет 6 месяцев (с учетом энергетических затрат в течение всего жизненного цикла, включая добычу материалов для ее изготовления и утилизацию по окончании срока службы).
Другим предметом многочисленных спекуляций является воздействие звуков низкой частоты и инфразвука от ветряных турбин на здоровье людей. Между тем, многочисленные научные исследования доказывают, что сверхнизкий шум ветряных турбин (инфразвук) не представляет опасности для человека при соблюдении разумного расстояния. Например, по заказу Агентства по окружающей среде штата Южная Австралия специализированная компания проводила замеры уровня инфразвука вблизи ветровых ферм и в других районах. Результатом работы стал 70-страничный доклад, резюмирующий: «Уровень инфразвука в домах вблизи ветряных турбин не выше, чем в других городских и сельских районах, и вклад ветряных турбин в измеренные уровни инфразвука является незначительным по сравнению с фоновым уровнем инфразвука в окружающей среде».
В заключение затронем проблему отходов, образующихся после окончания срока службы ветряной турбины. Основные материалы, используемые в ветрогенераторах (по массе и объему), — сталь, бетон и композиты, из которых изготавливают лопасти. Все эти материалы сегодня утилизируются в соответствии с правилами обращения с отходами, действующими на соответствующих рынках.
Переработка композитных материалов с выделением исходных компонентов для повторного использования является сложной задачей, которая на сегодняшний день окончательно еще не решена. Но надо признать и то, что эта проблема носит общий характер и не является специфической для ветроэнергетики. Строго говоря, ветроэнергетика — далеко не основной потребитель композитов в мире. Они широко используются в таких отраслях, как строительство, авиационная промышленность, автомобилестроение, производство морских и речных судов.
Тем не менее ветроиндустрия активно занимается решениями по переработке композитных лопастей. В 2020 году европейская Ассоциация ветроэнергетики WindEurope, Европейский совет химической промышленности (Cefic) и Европейская ассоциация производителей композитов (EuCIA) представили свои решения по утилизации лопастей ветряных турбин, которые могут быть использованы и в других отраслях. А WindEurope даже предлагает запретить захоронение списанных лопастей на полигонах.
В сентябре 2021 года германо-испанская компания Siemens Gamesa объявила о достижении «новой вехи в мировой ветроиндустрии». Производитель ветрогенераторов выпустил на рынок RecyclableBlade, «первую в мире лопасть ветряной турбины», которая может быть переработана в конце своего жизненного цикла. В мае прошлого года технологию полной переработки лопастей ветряных турбин показала датская Vestas. Ранее, в 2020 году, компания взяла на себя обязательство обеспечить нулевой уровень отходов (zero waste) для своих машин к 2040 году. В марте нынешнего года LM Wind Power произвела первую на 100% перерабатываемую лопасть.
С учетом этого можно констатировать, что ветроэнергетика отличается ответственным отношением к управлению ресурсами и близка к тому, чтобы стать не просто зеленой отраслью, которая вносит существенный вклад в преодоление глобального климатического кризиса, но и отраслью с нулевыми отходами.
Фото на обложке: Jason Ng / Unsplash
