Rozwój morskiej energetyki wiatrowej, tak jak innych źródeł energii, wiąże się z wieloma wyzwaniami. Wśród nich są surowce oraz dostęp do nich. Według raportu Międzynarodowej Agencji Energetyki, można zaobserwować rozbieżność między ambicjami klimatycznymi świata a dostępnością krytycznych surowców.

Wyznaczone cele OZE w skali światowej wiążą się z gwałtownym wzrostem popytu na surowce. Dr Fatih Birol wskazuje, że zaniedbanie tej kwestii może spowolnić rozwój technologii oraz zwiększyć koszty globalnego postępu w kierunku zeroemisyjnej energetyki, a tym samym utrudnić międzynarodowe wysiłki na rzecz przeciwdziałania zmianom klimatu. Od 2010 roku średnia ilość surowców niezbędnych do budowy nowej jednostki wytwórczej wzrosła o 50 proc. wraz z rozwojem odnawialnych źródeł energii.

Rodzaje wykorzystywanych surowców różnią się w zależności od technologii. Lit, nikiel, kobalt, mangan i grafit są kluczowe dla akumulatorów i ich wydajności. Metale ziem rzadkich są niezbędne dla magnesów trwałych, które są niezbędne dla turbin wiatrowych i silników elektrycznych. Sieci elektryczne potrzebują ogromnej ilości miedzi i aluminium, przy czym miedź jest podstawą wszystkich technologii w energetyce. Mając na uwadze założenia Porozumienia Paryskiego, w perspektywie najbliższych dwóch dekad zapotrzebowanie na miedź wzrośnie o 40 proc, na nikiel i kobalt – 60-70 proc. oraz na lit – o 90 proc.

W najnowszym raporcie „The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions” eksperci zauważają, że w perspektywie całego rynku energetyki wiatrowej, rozwój morskiej energetyki znacznie przyśpieszy. Redukcje kosztów i doświadczenie zdobyte w Europie na Morzu Północnym otwiera ogromne możliwości w wielu częściach świata, także na Morzu Bałtyckim. Wiatr na morzu zapewnia wyższe współczynniki wydajności niż na lądzie, dzięki przede wszystkim większym turbinom. Na horyzoncie pojawiają się kolejne innowacje, takie jak pływające turbiny, które mogą rozwinąć nowe rynki i w maksymalny sposób wykorzystać zasoby wiatru. Wielkość turbin o średniej mocy znamionowej 5,5 MW w 2018 roku wzrosła do poziomu 10-14 MW. W nadchodzących latach spodziewane są jeszcze większe turbiny,
nawet o mocy 20 MW.

Morska energetyka wiatrowa będzie się zmagała z zapotrzebowaniem na miedź

Rosnący rozmiar turbin jest ważnym czynnikiem wpływającym na wzrost współczynnika wydajności i zmniejszenie zużycia materiałów. Na wzrosty współczynników wydajności wpłynęły wyższe wieże, większe wirniki i lżejsze układy napędowe. Turbiny wiatrowe składające się z wieży, gondoli i wirników wzniesionych na fundamencie wymagają betonu, stali, żelaza, włókna szklanego, polimerów, aluminium, miedź, cynk i metalów ziem rzadkich. Według wyliczeń MAE, w przeliczeniu na MW, morska energetyka wiatrowa wymaga ok. 15 tys. kg surowców w przeliczeniu na 1 MW.

W sektorze offshore turbiny typu DD-PMSG (direct‐driven permanent magnet synchronous generator) stanowią obecnie 60 proc. instalacji na całym świecie. Projekty wymagające wyższych i większych turbin uwzględniają wybór DD-PMSG ze względu na ich lżejsze i bardziej wydajne właściwości, a także niższe koszty utrzymania.

Obok metali ziem rzadki, wykorzystanie miedzi w projektach offshore wind może być ponad dwukrotnie wyższe niż w przypadku onshore, ze znacznym zużyciem miedzi np., w kablach. Technologie PMSG technologie będą stanowić ok. 95 proc. rynku offshore wind w 2040 roku. Zapotrzebowanie na miedź osiągnie 600 kt rocznie w 2040 r. Co ciekawe, morska energetyka wiatrowa będzie odpowiada za blisko 40 proc. zapotrzebowania na miedź w energetyce wiatrowej, mimo że stanowi tylko 20 proc. całkowitego przyrostu w sektorze wiatrowym.

Eksperci podkreślają, że niezbędne są działania rządowe w celu zapewnienia niezawodnych, zrównoważonych dostaw elementów niezbędnych dla sieci energetycznych i turbin wiatrowych Rządy powinny również promować postęp technologiczny, rozwijać recykling w celu zmniejszenia presji na podstawowe dostawy, utrzymywać wysokie standardy środowiskowe i społeczne oraz wzmacniać międzynarodową współpracę między producentami i konsumentami.

Źródło: MAE