Klucz do zwiększenia ilości mocy niemieckiej energetyki wiatrowej na morzu tkwi w kompromisowym podejściu do użytkowania gruntów. To główny wniosek z analizy przygotowanej przez instytut badawczy Fraunhofer IWES na zlecenie Federalnego Stowarzyszenia Operatorów Morskich Farm Wiatrowych (BWO) oraz Federalnego Stowarzyszenia Gospodarki Energetycznej i Wodnej (BDEW).
Energia wiatrowa na morzu jest kluczowym elementem w osiągnięciu przez Niemcy neutralności klimatycznej do 2045 roku. Dlatego rząd federalny sformułował ambitny cel zwiększenia mocy zainstalowanej morskiej energetyki wiatrowej z 7,8 gigawatów obecnie do 70 gigawatów do 2045 roku. Nowe studium instytutu badawczego Fraunhofer IWES w różnych scenariuszach wskazuje, że potencjał morskiej energetyki wiatrowej jest większy niż poziom 70 GW planowany przez rząd federalny do 2045 roku. Może on być zrealizowany na niemieckim Morzu Północnym i Bałtyckim. Z jednej strony wymaga to strategii bardziej efektywnego wykorzystania dostępnej przestrzeni. Ponadto, potencjał morskiej energetyki wiatrowej może zostać zwiększony poprzez wykorzystanie dodatkowych obszarów, na przykład przy użyciu nowych technologii w zakresie morskiej energetyki wiatrowej, w taki sposób, by inni użytkownicy a także ważne kwestie, takie jak ochrona przyrody, nie byłynegatywnie dotknięte. Według badania całkowity potencjał morskiej energetyki wiatrowej w Niemczech może wzrosnąć do prawie 82 GW. Tym samym morska energetyka wiatrowa mogłaby wnieść jeszcze większy wkład w ochronę klimatu i transformację energetyczną.
W opracowaniu naukowym analizowano przyszły potencjał morskiej energetyki wiatrowej w wyłącznej strefie ekonomicznej Republiki Federalnej Niemiec z wykorzystaniem trzech ustawień obszarowych.
“Oczywiście przy wyznaczaniu nowych obszarów należy uwzględniać odpowiednie proporcje” – wyjaśnia Dyrektor Zarządzający BWO Stefan Thimm. “Szczególnie ucieszył nas fakt, że wszyscy użytkownicy Morza Północnego i Bałtyckiego uznają znaczenie morskiej energetyki wiatrowej i zasygnalizowali gotowość do kompromisu w zakresie wspólnego użytkowania obszarów. Naszym celem jest sytuacja, w której żaden rodzaj użytkowania nie wyłania się jako przegrany.” Ważne jest zatem mądre połączenie rozwoju nowych obszarów i zwiększenia efektywności obszarów już wykorzystywanych do produkcji morskiej energii wiatrowej.
“Większa moc zainstalowana nie oznacza automatycznie znacznie większego uzysku energii” – mówi Kerstin Andreae, Dyrektor Generalny BDEW, omawiając wyniki badania. “Równolegle z rozwojem nowych obszarów musimy zatem zwracać uwagę na efektywność obszarową – czyli uzysk na kilometr kwadratowy. Badanie wyraźnie na to wskazuje.” Modernizacja morskich turbin wiatrowych może znacznie zwiększyć uzysk na istniejących obszarach, kontynuuje Andreae.
“Obecnie jest jasne, że nowe cele rozwoju morskiej energetyki wiatrowej są realistyczne i wykonalne – powinno to również znaleźć odzwierciedlenie w odpowiednich scenariuszach współużytkowania w planie zagospodarowania przestrzennego”, zgadzają się Andreae i Thimm. Które ze zidentyfikowanych potencjałów współużytkowania zostaną rzeczywiście wykorzystane, musi zostać wykazane w dalszym dialogu z politykami i odpowiednimi grupami interesów.
Przedmiotem badania Fraunhofer IWES były początkowo obliczenia wydajności i efektywności na obszarach dostępnych zgodnie z planem przestrzennym. Przy zwartym rozplanowaniu obszarów farm wiatrowych o skorygowanej gęstości mocy niekiedy ponad 10 megawatów na kilometr kwadratowy (MW/km²), również godziny pełnego obciążenia wypadają średnio znacznie poniżej uzysku w już dziś w pełni rozwiniętych klastrach farm wiatrowych. Zastosowanie większych i wyższych turbin wiatrowych na morzu będzie miało pozytywny wpływ na efektywność obszarów farm wiatrowych w przyszłości. Dotyczy to zarówno nowych, jak i już wykorzystywanych obszarów.
Przeanalizowano możliwe przyszłe potencjały współużytkowania. W tym celu Fraunhofer IWES przeprowadził dyskusje z interesariuszami na temat form użytkowania uwzględniającego interesy ochrony przyrody, rybołówstwa i wojska. Na podstawie tych rozmów przeprowadzono analizę i podsumowanie przeszkód i potencjałów wspólnego wykorzystania. Przyszły rozwój techniczny, taki jak systemy pływające, może również przynajmniej częściowo spełniać wymagania poprzednich form użytkowania.
Następnie zdefiniowano i zasymulowano wspólnie z klientami dodatkowe scenariusze o wyższej łącznej mocy zainstalowanej poprzez współużytkowanie. Wyniki tych scenariuszy pokazują, że mniejsza gęstość zabudowy na obecnie planowanych obszarach i przeniesienie tych mocy na obszary współużytkowane może prowadzić do znacznego wzrostu godzin pełnego obciążenia i wydajności farm wiatrowych. W ten sposób godziny pełnego obciążenia mogłyby być realizowane na podobnym poziomie jak w dzisiejszych w pełni rozwiniętych klastrach, nawet przy dalszej przyszłej rozbudowie.
W sumie zbadano kilka scenariuszy współużytkowania, które przekraczają plany rozbudowy rządu federalnego do 70 GW. Przy całkowitym potencjale 81,6 GW mocy zainstalowanej, przy około 3.580 godzinach pracy farm wiatrowych w niemieckiej strefie ekonomicznej można uzyskać do 292,1 TWh uzysku, zgodnie z wynikami badań.
Pełne opracowanie zostanie oficjalnie zaprezentowane w dniu 20 września podczas Jesiennego Festiwalu BWO. Będziedostępne na stronie BWO.
