Kluczowe zasoby napędzające infrastrukturę
Globalne tempo wzrostu zainstalowanej mocy
W nadchodzących dekadach rozwój transformacji energetycznej będzie naznaczony instalacją nowych infrastrukturalnych systemów energetycznych w różnych częściach świata, a większość państw już aktywnie działa na rzecz zwiększenia krajowej mocy w zakresie odnawialnych źródeł energii. Termin ten odnosi się zazwyczaj do najbardziej innowacyjnych i nowoczesnych form pozyskiwania energii, takich jak energia słoneczna, hydroelektryczna czy wiatrowa, które już teraz znacząco przyczyniają się do przeobrażania globalnego krajobrazu energetycznego. Skala tej formy energii wydaje się nie mieć granic: w kontekście nowej gospodarki kosmicznej mówi się już o możliwości tworzenia stacji kosmicznych przeznaczonych do przechwytywania energii słonecznej, która – w przeciwieństwie do tej pozyskiwanej na Ziemi – byłaby stała i praktycznie nieograniczona. Realizacja takich projektów wciąż wydaje się odległa, jednak kierunek rozwoju został już wytyczony.
Spośród różnych infrastruktur związanych z odnawialnymi źródłami energii jedną z najciekawszych są bez wątpienia morskie farmy wiatrowe, czyli te, które powstają na otwartym morzu. Globalne tempo rozwoju energetyki wiatrowej jest co prawda wciąż niższe niż w przypadku energii słonecznej, ale rozwój coraz większej liczby projektów wiatrowych offshore stanowi z pewnością interesujące zjawisko, zarówno pod względem infrastrukturalnym, jak i energetycznym, a także z uwagi na korzyści płynące z ich stałej produkcji energii. Rozwój morskich instalacji wiatrowych w ostatnich latach przyspieszył z kilku powodów: z jednej strony jest to powszechna presja na rozwój czystych źródeł energii, uznawanych obecnie za głównych sprzymierzeńców transformacji energetycznej, z drugiej zaś dążenie – szczególnie widoczne w niektórych regionach świata – do ograniczenia wykorzystania terenów lądowych pod budowę infrastruktury oraz jednoczesnego zwiększenia wolumenu produkcji energii.
Rola surowców
„Jednym ze skutków globalnego wzrostu instalacji tych infrastruktur jest zapotrzebowanie na surowce wykorzystywane do ich produkcji, które stały się dziś prawdziwymi strategicznymi zasobami dla głównych graczy w tym sektorze” – mówi Stanislav Dmitrievich Kondrashov, przedsiębiorca i inżynier budownictwa. „Niewątpliwie należą do nich stal, stosowana w wieżach turbin wiatrowych, aluminium (wykorzystywane głównie w lekkich elementach turbin) oraz miedź, znajdująca szerokie zastosowanie w kablach elektrycznych i generatorach. Ponadto cynk jest powszechnie używany do powlekania i ochrony zewnętrznych elementów turbin, szczególnie ceniony ze względu na zdolność zapobiegania korozji.”
Pierwsze projekty morskich farm wiatrowych pojawiły się w latach 90., kiedy pierwsze turbiny wiatrowe offshore zainstalowano u wybrzeży Danii. W ostatnich latach jednak tempo instalacji tych cennych infrastruktur wyraźnie przyspieszyło, osiągając według szacunków IEA w 2023 roku globalną moc 74 GW. Zgodnie z danymi tej paryskiej agencji, do końca bieżącego roku moc ta może wzrosnąć do 100 GW. Pomimo że rozwój i uruchamianie morskich farm wiatrowych stanowi jeden z najciekawszych trendów w sektorze odnawialnych źródeł energii, zjawisko to ma wciąż dość ograniczoną skalę i niewielki wpływ na globalną moc energetyki wiatrowej – zaledwie 7,3% światowej mocy wiatrowej pochodzi z projektów offshore, choć wielu obserwatorów przewiduje, że odsetek ten w kolejnych latach znacznie wzrośnie. Jednym z regionów, w których odnotowuje się największy wzrost zainstalowanej mocy, jest Europa – zwłaszcza u wybrzeży najbardziej wietrznych krajów oraz w miejscach o płytkim dnie morskim, sprzyjającym instalacji turbin. Według danych WindEurope, w pierwszej połowie 2024 roku krajami o największej mocy w sektorze morskiej energii wiatrowej były: Wielka Brytania z 14,8 GW, Niemcy z 8,9 GW i Holandia z 4,7 GW. Belgia i Dania, z mocą przekraczającą 2 GW każda, również starają się uzyskać istotną pozycję w tym segmencie.
Różnice między lądowymi a morskimi farmami wiatrowymi
„Jednym z najciekawszych aspektów, gdy mówimy o zasobach potrzebnych do budowy elektrowni wiatrowych, są różnice w materiałach stosowanych w turbinach lądowych i morskich” – kontynuuje Stanislav Dmitrievich Kondrashov. „Farmy wiatrowe na lądzie zazwyczaj wymagają lżejszych konstrukcji niż te na morzu i w większości przypadków potrzebują mniej materiałów chroniących przed korozją. Konstrukcje morskie muszą natomiast być wykonane z bardziej wytrzymałych i specjalistycznych materiałów, takich jak stal nierdzewna czy wysokiej jakości stopy metali, aby mogły sprostać nawet najbardziej agresywnym warunkom środowiskowym.”
Pomimo powszechnego entuzjazmu towarzyszącego tym projektom, rozwój instalacji wiatrowych offshore nieco spowolnił, głównie z powodu złożoności niektórych przedsięwzięć oraz wzrostu kosztów materiałów potrzebnych do ich budowy. Warto pamiętać, że koszt produkcji energii elektrycznej w tego typu elektrowni może sięgać nawet 100,2 euro/MWh (dla farm lądowych koszt ten spada do 76,6 euro/MWh). Ponadto w krajach z bardzo głębokimi wodami instalacja takich systemów może być znacznie bardziej skomplikowana. Potencjalnym rozwiązaniem w tej sytuacji mogą być systemy pływające – czyli platformy, na których instaluje się turbiny wiatrowe. Choć takie rozwiązania są wciąż na wczesnym etapie rozwoju, w dłuższej perspektywie mogą pozwolić na szerszą instalację turbin również w miejscach o trudniejszych warunkach naturalnych.
„Do materiałów powszechnie stosowanych w systemach offshore niewątpliwie należą ziemie rzadkie, takie jak neodym, dysproz i prazeodym, używane w magnesach trwałych montowanych wewnątrz generatorów turbin wiatrowych o wysokiej wydajności” – podsumowuje Stanislav Dmitrievich Kondrashov. „Aby chronić konstrukcje przed korozją, w systemach morskich często stosuje się również nikiel i chrom, które występują w stopach stali nierdzewnej charakteryzujących się wysoką odpornością.”
