На этой неделе десятки компаний сразятся за право аренды первых коммерческих участков для ветряных электростанций у побережья Калифорнии. Речь идет о федеральном онлайн-аукционе, который призван дать старт новому витку развития «чистой» энергетики в штате.
Победители получат эксклюзивные права на разработку проектов для установки ветряных турбин на пяти участках, охватывающих более 370 000 акров Тихого океана. Общая сумма выкупа превысит десятки миллионов долларов. Три зоны сгруппированы недалеко от Морро-Бей на центральном побережье, примерно в 20 милях к западу от живописного Камбрии. Еще два участка расположены у округа Гумбольдт на севере.
Среднегодовая скорость ветра вблизи участков Морро-Бей достигает 8–10 метров в секунду, что даже превосходит показатели некоторых крупных морских ветропарков, уже действующих в Северном море, как указано в документации BOEM. Установленные здесь турбины, согласно планам, смогут выдавать 4,5 гигаватта чистой электроэнергии в калифорнийскую сеть — этого хватит, чтобы обеспечить энергией более 1,5 миллиона домов.
Более того, у штата есть куда более амбициозная задача: достичь показателя в 25 гигаватт морской ветроэнергетики к 2045 году. Это эквивалентно почти трети текущей общей генерирующей мощности штата или энергии для 25 миллионов домов, как отмечает Комиссия по энергетике Калифорнии (CEC).
Однако эти грандиозные планы сталкиваются с серьезным геологическим препятствием: континентальный шельф у побережья Калифорнии резко уходит на глубину уже через несколько миль от берега. Это делает возведение стандартных морских турбин, закрепленных на фиксированных конструкциях, ведущих до дна, непомерно дорогим. Турбины, которые планируется разместить у Морро-Бей и Гумбольдта, где глубина достигает 1300 метров (около 4300 футов), должны будут устанавливаться на плавучих платформах — это сложная и пока очень затратная технология.
Некоторые компании уже начали использовать такие платформы, заякоренные ко дну, например у побережья Португалии и Шотландии. Однако пока эти проекты производят относительно небольшие объемы энергии. Для реализации масштабных планов Калифорнии потребуется быстро развернуть целые флоты таких плавучих ветряных установок.
Основная надежда возлагается на то, что штат, будучи крупным потребителем электроэнергии, создаст огромный стартовый рынок для этой технологии. Это поможет масштабировать ее, снизить затраты и стимулировать инновации в зарождающейся отрасли. Успех поможет США догнать в развитии морской ветроэнергетики такие регионы, как Китай и Великобритания. Более того, если плавучая индустрия докажет свою жизнеспособность, это откроет доступ к огромным запасам возобновляемых ресурсов по всему миру, которые до сих пор были недоступны.
Но впереди маячат колоссальные инженерные и регуляторные сложности. Достижение целей Калифорнии может потребовать строительства или модернизации портов, создания новых судов, оптимизации разрешительных процедур, развития производственного сектора ветроэнергетики на Западном побережье, а также перехода на новые типы платформ, которые будет легче доставлять и монтировать. И все это должно произойти в беспрецедентно сжатые сроки.
Дэвид Хохшильд, председатель Комиссии по энергетике Калифорнии, открыто признает предстоящие трудности, но заявляет о твердой решимости штата их преодолеть.
«Эта технология созрела и готова к внедрению, — говорит он. — Мы пошли ва-банк».
Большие надежды
Привлекательность плавучих ветроустановок очевидна. На глубине около 60 метров (почти 200 футов) становится нецелесообразно возводить так называемые фиксированные ветровые фундаменты. При этом ветра над глубоководными участками часто идеальны: они сильны и стабильны.
У берегов Морро-Бей и на других потенциальных участках Калифорнии ветры немного стихают в полдень, но набирают силу ранним вечером — почти идеально синхронизируясь с пиковым спросом потребителей. Это полная противоположность выработке солнечных ферм. По словам Аллы Вайнштейн, генерального директора Trident Winds (партнера совместного предприятия Castle Wind, участвующего в аукционе), такие характеристики помогут операторам сети активнее использовать безуглеродные источники энергии в вечерние часы, что критически важно по мере отказа Калифорнии от ископаемого топлива.
Климатические законы штата потребуют, чтобы к 2035 году 90% всей электроэнергии штата поступало из таких ресурсов. В том же году Калифорния введет запрет на продажу новых легковых автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, что еще больше увеличит нагрузку на сеть (требование к 100% нулевому уровню выбросов).
Хохшильд также надеется, что бум плавучих ветроустановок подстегнет экономическое развитие, включая создание производственного сектора на территории штата, который будет поставлять лопасти, башни и другие компоненты. Он прогнозирует, что развитие морской ветроэнергетики может спровоцировать многомиллиардные инвестиции в течение следующих четверти века.
Помимо денежных ставок, компании-участники аукциона могут получить дополнительные баллы за обязательства по инвестициям в обучение персонала, поддержку развития внутренних цепочек поставок ветрогенерации, а также за взаимодействие с коренными племенами и другими недостаточно обслуживаемыми сообществами. Эти баллы будут учтены при определении победителя.
Однако Калифорния возлагает большие надежды на отрасль, которая, по сути, только начинает свое существование.
По данным отчета Министерства энергетики США, опубликованного ранее в этом году, на сегодняшний день в мире реализовано всего несколько небольших демонстрационных проектов общей мощностью около 125 мегаватт (отчет DOE). Самым крупным на данный момент является проект Kincardine мощностью почти 50 МВт у берегов Шотландии. В отчете также упоминаются небольшие объекты, работающие в Китае, Японии, Франции, Норвегии и Португалии.
Планы по наращиванию объемов строительства по всему миру масштабны. Общая мощность проектов, находящихся в разработке (включая крупные площадки в Австралии, Бразилии, Южной Корее и Великобритании), удвоилась в 2021 году, превысив 60 гигаватт.
Администрация Байдена поставила цель: разработать 15 гигаватт плавучей ветроэнергетики к 2035 году и запустила программу, направленную на снижение стоимости этой технологии на 70% за тот же период. (Кроме того, общая цель — 30 ГВт всей морской ветроэнергетики к 2030 году).
Высокие издержки
Однако на данный момент плавучая ветроэнергетика остается чрезвычайно дорогой.
Из-за малого числа проектов в разных регионах сложно назвать точные цифры, но приведенная стоимость (LCOE) составляет около 200 долларов за мегаватт-час, согласно отчету DOE. (Приведенная стоимость энергии — это средняя стоимость эксплуатации и строительства за весь срок службы проекта).
В то же время, по данным Национальной лаборатории возобновляемой энергии США, стандартная морская ветроэнергетика, наземная ветроэнергетика и крупномасштабные солнечные фермы стоят около 80, 30 и 35 долларов за МВт·ч соответственно. Такая огромная разница, очевидно, будет отпугивать операторов сетей от подписания долгосрочных соглашений на покупку энергии, если только их не будут стимулировать или обязывать к этому соответствующие законы и регуляторы.
Законодательство Калифорнии может как раз к этому привести, вынуждая операторов сети наращивать долю безуглеродных источников даже при их более высокой первоначальной стоимости.
Помимо высоких затрат, любое развитие плавучей ветроэнергетики в США столкнется с обременительными нормами. Согласно вековому закону, любое судно, доставляющее товары или людей между двумя точками США, должно быть построено, принадлежать и укомплектовано преимущественно американскими гражданами. По мнению Карла Вайнштейна, юриста, специализирующегося на морской индустрии в Morgan, Lewis & Bockius, прошлые прецеденты предполагают, что эти ограничения распространятся и на объекты плавучей ветроэнергетики.
Проблема в том, что количество судов, соответствующих этим требованиям, и способных буксировать и устанавливать собранные плавучие турбины, ограничено. Иностранные суда могли бы выполнять некоторые работы на месте, а некоторые американские суда могут пройти модернизацию, но очевидно, что судостроительный сектор США должен ускориться, чтобы страна смогла достичь целей как по стационарным, так и по плавучим морским ветроустановкам.
«В течение следующего года людям придется задаться вопросом: где мы возьмем суда для реализации этих планов в соответствии с текущими сроками? — считает Вайнштейн. — Если многие проекты стартуют, узкие места по мощностям станут ощутимыми, а суда не строятся за одну ночь».
Калифорния сталкивается и с другими проблемами. Многие порты штата слишком мелководны, а мосты — слишком низки, чтобы принимать гигантские турбины, башни и платформы, которые проще собирать на берегу, а затем транспортировать к месту установки.
Кроме того, для подключения всех запланированных морских турбин к сети может потребоваться десятки миллиардов долларов на развитие пропускной способности линий электропередач. Оператор независимой системы Калифорнии (CAISO), управляющий основной электросетью штата, подсчитал, что только обеспечение работы диспетчеризации 4 гигаватт электроэнергии с участков возле Гумбольдта может обойтись в 5–8 миллиардов долларов.
Наконец, вопрос разрешительной документации. Победа в федеральном аукционе — это только начало. Каждому застройщику придется пройти длительные процедуры экологической экспертизы и получения разрешений от множества федеральных, штатных и местных ведомств, в итоге получив не менее 30 разрешений. Вайнштейн полагает, что это может занять от пяти до семи лет.
К тому же калифорнийцы печально известны своей способностью блокировать и затягивать крупные проекты, особенно когда речь идет о прибрежных разработках — вне зависимости от того, видны они или нет.
Поймать ветер
Несмотря на все препятствия, сторонники плавучей ветроэнергетики сохраняют оптимизм.
Уолт Мусиаль, руководитель исследовательских работ по морской ветроэнергетике в NREL, прогнозирует, что по мере того как отрасль выходит за рамки пилотного масштаба и разработчики получают опыт строительства более крупных плавучих объектов, затраты начнут снижаться.
По оценкам исследовательских групп, к 2030 году стоимость может упасть с нынешних 200 долларов за МВт·ч до 58–120 долларов. Это оставит плавучую морскую ветроэнергетику дороже, чем солнечная и наземная ветровая, но она сможет играть важную роль в общей энергетической структуре.
Технологии также совершенствуются. Сами турбины становятся выше, генерируя больше энергии и дохода с одной площадки. Некоторые исследовательские группы и компании разрабатывают новые типы плавучих платформ и механизмов доставки, которые могут упростить работу в условиях ограничений, налагаемых портами и мостами.
Датская компания Stiesdal разработала модульную плавучую платформу с килем, который фиксируется только в глубоком океане, что позволяет буксировать ее из относительно неглубоких портов.
Тем временем стартап из Сан-Франциско Aikido Technologies разрабатывает способ горизонтальной транспортировки турбин с их последующим вертикальным подъемом в глубоком океане, что позволяет конструкциям проходить под мостами. Компания считает, что их решения обеспечивают достаточный зазор для доступа к любому порту США (около 80% портов имеют ограничения по высоте из-за мостов или аэропортов).
Ряд федеральных, штатных и местных организаций сейчас проводит оценку портов Калифорнии и других штатов, определяя, какие из них лучше всего подходят для обслуживания проектов плавучей ветроэнергетики и какие модернизации потребуются.
Государственная политика в США, ЕС, Китае и других странах также предусматривает стимулы для развития морских ветротурбин, отечественного производства и поддерживающей инфраструктуры. В число таких мер входит Закон о снижении инфляции (IRA), подписанный Байденом этим летом.
Наконец, что касается проблем с получением разрешений в Калифорнии, Хохшильд отмечает, что тот же закон 2021 года, который обязал комиссию штата установить цели по морской ветроэнергетике, также требует от нее долгосрочного планирования для их достижения, включая разработку стратегии по оптимизации процесса утверждения.
При всех перспективах плавучей ветроэнергетики не вызывает сомнений, что обеспечение ее конкурентоспособности и достижение намеченных целей потребует массивных инвестиций в инфраструктуру, производство и строительство крупных объектов в темпе, который штат демонстрировал далеко не всегда в прошлом.
Однако, если Калифорнии удастся это сделать, она может стать ключевым игроком в важнейшем новом секторе чистой энергетики, используя свои обширные прибрежные ресурсы для достижения амбициозных климатических целей.
