«Ούριος Άνεμος» για τις Υπεράκτιες Μονάδες Αιολικής Ενέργειας

Η υπεράκτια αιολική ενέργεια έχει σημειώσει τεράστια πρόοδο από τότε που άρχισαν να λειτουργούν οι πρώτες ανεμογεννήτριες στο Vindeby της Δανίας το 1991. Η μονάδα αυτή εγκαταλείφθηκε πρόσφατα και με τις 11 τουρμπίνες της, η καθεμία εκ των οποίων παράγει 450 kW, φαίνεται τώρα πολύ μακριά από τις μεγάλης κλίμακας τουρμπίνες που παράγουν εκατοντάδες μεγαβάτ στα αιολικά πάρκα σήμερα. Ωστόσο, δεν είναι παρά τα τελευταία χρόνια που η βιομηχανία έχει σημειώσει τέτοια ανάπτυξη που έχει εκπλήξει ακόμη και τους πιο ένθερμους υποστηρικτές της αιολικής ενέργειας.

Παράλληλα με την τεχνολογική πρόοδο, ο τομέας της αιολικής ενέργειας έχει ωριμάσει και εκβιομηχανιστεί σε επίπεδο που το σταθμισμένο κόστος ενέργειας ( levelised cost of energy - LCOE) έχει ήδη φθάσει το επίπεδο των 100 €/ MWh. Η τιμή αυτή αποτελούσε το στόχο για το 2020 και έχει επιτευχθεί τρία χρόνια πριν από το αρχικό χρονοδιάγραμμα.

Σύμφωνα με τον Michael Hannibal, διευθύνοντα σύμβουλο των υπεράκτιων επιχειρήσεων της Siemens Gamesa, του τμήματος ανανεώσιμων πηγών ενέργειας της εταιρείας, η βιομηχανία έχει φθάσει στο σημείο όπου είναι σήμερα μέσω της συνεχούς καινοτομίας. «Από τις πρώτες μέρες, αναπτύξαμε πλατφόρμες και τις εξελίξαμε για να παράγουμε όλο και περισσότερη ενέργεια. Τότε κάθε επόμενη πλατφόρμα ήταν ένα επαναστατικό βήμα», λέει. Έτσι, η αρχική ανεμογεννήτρια των 2 MW, μέσω αλλεπάλληλων αυξήσεων του μεγέθους του ρότορα, έφτασε να εξελιχθεί στη σημερινή πλατφόρμα για τις αιολικές μονάδες των 6,7 και 8 MW.

Ταυτόχρονα, η βιομηχανία έχει προχωρήσει από την τοποθέτηση ορισμένων μεμονωμένων γεννητριών στο νερό στην εγκατάσταση ολόκληρων αιολικών πάρκων. Σημείο ορόσημο αποτελεί η έναρξη της λειτουργίας το 2013 του London Array, το οποίο περιλαμβάνει 175 ανεμογεννήτριες και 20 αιολικές μονάδες και σηματοδοτεί την εποχή κατά την οποία οι μονάδες παραγωγής ενέργειας ουσιαστικά εγκαθίστανται στη θάλασσα. «Το London Array είναι τόσο μεγάλο που μπορεί να αντικαταστήσει μία ολόκληρη χερσαία μονάδα παραγωγής ενέργειας», σημειώνει ο Hannibal. «Πρόκειται για αξιοσημείωτη εξέλιξη. Η πορεία από τις μικρές γεννήτριες ως τους πραγματικούς σταθμούς παραγωγής στη θάλασσα ήταν ένα συναρπαστικό ταξίδι. Είναι κάτι που συνέβη εδώ και είκοσι περίπου χρόνια, με την πραγματική έκρηξη να σημειώνεται τα τελευταία δέκα».

Η υπεράκτια αιολική ενέργεια αναπτύχθηκε γρήγορα από την άποψη της τεχνολογίας, της κλίμακας και της δημιουργίας θέσεων εργασίας, ενώ παράλληλα υπερβαίνει τις εκτιμήσεις αναφορικά στη μείωση του κόστους. Ο Hannibal δηλώνει: «Έχουμε διαρκή πρόβλεψη για το πού θα είμαστε σε πέντε χρόνια, δέκα χρόνια κλπ. Και ουσιαστικά, ο στόχος για τη δεκαετία έχει ήδη επιτευχθεί μέσα σε πέντε χρόνια με την εισαγωγή στοιχείων όπως οι μεγαλύτερες γεννήτριες και η εκβιομηχάνιση». «Η νέα τάση είναι η ψηφιοποίηση, όπου αξιοποιείται η υπολογιστική ισχύς για την επεξεργασία των συλλεγμένων δεδομένων μας. Βασικά, ο τρόπος διαχείρισης μιας γεννήτριας ή ενός αιολικού πάρκου έχει μετατοπιστεί από την αντιδραστική εξυπηρέτηση ( reactive servicing) στην προ-δραστική ( pro- active) και τώρα με την ψηφιοποίηση, στη διαδραστική εξυπηρέτηση ( interactive servicing). Μπορούμε να εξετάσουμε ένα ψηφιακό δίδυμο [μοντέλο] ενός στροβίλου για να καταλήξουμε σε ένα μοντέλο που θα προβλέπει τι πραγματικά θα συμβεί με τις γεννήτριες».

Επερχόμενες Προκλήσεις

Όλες αυτές οι εξελίξεις δείχνουν ότι οι υπεράκτιες αιολικές μονάδες κατακτούν έναν αναμφισβήτητο ρόλο στο πλαίσιο της παραγωγής ενέργειας. Στην αιολική ενέργεια αποδίδεται περισσότερο από το ήμισυ της αύξησης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας το 2016. Παρ' όλα αυτά, οι προκλήσεις παραμένουν προκειμένου να συνεχιστεί αυτή η πρόοδος. Οι ακολουθούμενες πολιτικές, η τεχνολογία και οι κατασκευές αποτελούν βασικούς τομείς που ενδεχομένως θα δημιουργήσουν εμπόδια.

Ο Hannibal λέει ότι οι παράγοντες χάραξης πολιτικών πρέπει να συνεχίσουν την προσπάθειά τους. «Θα μπορούσαν να πέσουν στην παγίδα, ας πούμε, να σταματήσουν αύριο τις επιδοτήσεις ή να περιορίσουν τον όγκο των αιολικών μονάδων γιατί έχουν αποδείξει ότι τώρα έχουν επιτύχει τους στόχους τους. Εάν θέλουμε να καταστήσουμε το κόστος τους βιώσιμο, πρέπει να υπάρξει ώθηση από την κοινωνία. Για τη σταθερή λειτουργία των εργοστασίων παραγωγής, οι εταιρείες που τα αναπτύσσουν πρέπει να είναι σίγουρες ότι έρχονται αναπτυξιακά έργα».

Οι κατασκευαστές και οι εταιρείες που λειτουργούν τις αιολικές μονάδες πρέπει ουσιαστικά να είναι βέβαιοι ότι υπάρχει ορισμένη ζήτηση στην αγορά, έτσι ώστε να γίνουν οι απαιτούμενες επενδύσεις που θα συνεχίσουν να μειώνουν το κόστος. Ο Hannibal λέει ότι οι τεχνολογικές και κατασκευαστικές προκλήσεις συμβαδίζουν. Ενώ ο κλάδος έχει καταφέρει να σχεδιάσει ολοένα και μεγαλύτερα μηχανήματα, ο Hannibal παρατηρεί ότι ο λόγος μεγέθους προς βάρος δεν είναι γραμμικός. Για παράδειγμα, αν το βάρος ενός κόμβου για μια μονάδα 6 MW είναι 50 τόνοι, αυτό δεν σημαίνει ότι ένας κόμβος στροβίλων 12 MW θα ζυγίζει 100 τόνους. «Όταν ο λόγος βάρους προς ισχύ δεν είναι γραμμικός, αρχίζει να αμφισβητείται η θέση ότι το μεγαλύτερο είναι και πιο όμορφο. Έτσι, η τεχνολογία και ο κατασκευαστικός τομέας πρέπει να συνεργαστούν για να προσδιορίσουν το πραγματικό βέλτιστο σημείο για τους στροβίλους της επόμενης γενιάς».

Αυτό δεν ισχύει μόνο για τους ανεμογεννήτριες, αλλά και για τις υποστυλώσεις, τους πύργους, τα σκάφη για την εγκατάσταση κ.λπ. Ενώ είναι ίσως δυνατόν να σχεδιαστεί ή και να κατασκευαστεί ένας πολύ μεγάλος στρόβιλος ή ακόμη και να εγκατασταθεί μια μονάδα, η εμπορική αξιοποίηση και η παραγωγή σε βιομηχανική κλίμακα ενδέχεται να είναι υπερβολικά δύσκολη, οδηγώντας σε υψηλό σταθμισμένο κόστος ενέργειας (LCOE) για το αιολικό πάρκο. «Αυτή είναι η τρέχουσα πρόκληση για το επόμενο τεχνολογικό βήμα για τις υπεράκτιες γεννήτριες», λέει ο Hannibal. Σε συνδυασμό με τη συνεχιζόμενη καινοτομία αναφορικά στις ανεμογεννήτριες, τα τελευταία τέσσερα ή πέντε χρόνια έχει σημειωθεί αξιόλογη πρόοδος στις υποστυλώσεις. Στο παρελθόν, τα θεμέλια κατασκευάζονταν κατά κανόνα ένα τη φορά σε κάποιο ναυπηγείο. «Έχουμε εκπονήσει πολλά σχέδια υποστυλώσεων με σκοπό να καταλήξουμε σε ένα που θα μπορούσε να παράγεται μαζικά. Σύμφωνα με την ιδέα μας, είναι δυνατό να υλοποιηθούν πολλά στάδια προκατασκευής, ώστε να είναι απλή η εκτέλεση της κυρίως κατασκευής και η συναρμολόγηση των εξαρτημάτων», εξηγεί ο Hannibal. «Αυτό αποτέλεσε πρόκληση για κάποιους από τους υπόλοιπους κατασκευαστές υποστυλώσεων, γεγονός που οδήγησε σε αυξημένη καινοτομία στον τομέα αυτό τα τελευταία δύο χρόνια ». Προσθέτει ότι, επειδή οι κατασκευαστές υποστυλώσεων ξεκίνησαν να δραστηριοποιούνται αργότερα από τους κατασκευαστές στροβίλων, υπάρχει ακόμη περιθώριο βελτίωσης στο πεδίο αυτό. 

Μειώνοντας το Κόστος

Κοιτάζοντας μπροστά, ο Hannibal αναμένει πολλά στοιχεία που θα ανακύψουν ταυτόχρονα και τα οποία θα έχουν ως αποτέλεσμα το σταθμισμένο κόστος ενέργειας (LCOE) της υπεράκτιας αιολικής ενέργειας να μειωθεί σχεδόν στο μισό σε σύγκριση με τα σημερινά του επίπεδα κατά την επόμενη δεκαετία.

Για τις υπάρχουσες γεννήτριες, η αναπτυσσόμενη τεχνολογία θα επιτρέψει την παραγωγή μεγαλύτερων ποσών ενέργειας από τα ήδη εγκατεστημένα μηχανήματα. Ταυτόχρονα, μια νέα γενιά μεγαλύτερων μηχανημάτων θα μειώσει περαιτέρω το κόστος. Το ηλεκτρικό σύστημα συνδέσεων θα αποτελέσει επίσης βασικό τομέα που θα συμβάλει στη μείωση του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας. Μόλις πριν από ένα χρόνο, η Siemens παρουσίασε το Offshore Transformer Module (OTM). Το εξαιρετικά μειωμένο μέγεθος και βάρος της συσκευής που επιτρέπει τη σύνδεση με το ηλεκτρικό δίκτυο οδηγεί σε μείωση των κεφαλαιουχικών δαπανών κατά 40% και αναμένεται να μειώσει το χονδρικό κόστος της ενέργειας κατά 2,2 δολάρια/ MWh με αναφορά στις τιμές του 2015. Τα πρώτα OTMs έχουν πλέον πωληθεί και θα εγκατασταθούν σε έργα στο Ηνωμένο Βασίλειο και τη Γερμανία.

Κατά τη συντήρηση, η χρήση δεδομένων από ήδη εγκατεστημένα μηχανήματα αναμένεται επίσης να μειώσει το κόστος της ενέργειας.

Ο Hannibal αναφέρει ότι οι υπεύθυνοι ανάπτυξης έργων θα διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας. «Έχουν τώρα καλή αντίληψη των κινδύνων και των ευκαιριών. Αυτό έχει θετικό αντίκτυπο στο σταθμισμένο κόστος ενέργειας (LCOE). Παράλληλα, σήμερα έχουμε την υποστήριξη του χαμηλού κόστους του κεφαλαίου».