Poniższy tekst publikujemy dzięki uprzejmości autora Benjamina Wehrmanna oraz portalu Clean Energy Wire.

Autor: Benjamin Wehrmann, Clean Energy Wire

 W niemieckiej transformacji energetycznej, morska energetyka wiatrowa jest ostatnią z wielu technologii energii odnawialnej wdrażanych na szeroką skalę. Mimo to już pokazała duży potencjał wzrostu. Choć początkowo inwestorzy stronili od inwestycji o wysokich kosztach i ryzykownych warunkach pracy, spadek cen i postęp technologiczny sprawiły, że morska energetyka wiatrowa staje się coraz bardziej atrakcyjna. Obecnie należy do jednej z najtańszych form wytwarzania energii odnawialnej. Morskie turbiny wiatrowe przyczyniają się do znaczącej realizacji niemieckich celów klimatycznych dzięki dobrym warunkom wietrznym na morzu. Pomimo to, rozbudowa mocy na morzu w Niemczech zatrzymała się w 2021 roku i dopiero powoli nabiera tempa w związku z nowym impulsem dla rozwoju odnawialnych źródeł energii zainicjowanym przez rząd, który objął władzę pod koniec tego roku.

Dane

(z połowy 2022 i końca 2021; źródła: BWE, BWO, Fraunhofer ISE, WAB)

Liczba zainstalowanych turbin: 1501 

Całkowita moc zainstalowana: 7,8 GW 

Planowana moc: 30 GW (2030)

Udział w produkcji netto energii elektrycznej: 4.9 % 

Produkcja: 24 TWh 

Zatrudnienie: ≈21400 (2022)

Średni poziom wsparcia w systemie aukcyjnym: 4.66 ct/kWh (2018) 

Morska energetyka wiatrowa jest w Niemczech stosunkowo nową gałęzią przemysłu. O ile doświadczenia w wytwarzaniu energii z wiatru na lądzie sięgają początku lat 90. ubiegłego wieku, to pierwsza morska farma wiatrowa w Niemczech rozpoczęła pracę testową dopiero w 2009 roku. W ciągu następnej dekady technologia ta przeszła gwałtowny rozwój w Niemczech i kilku innych krajach. Na początku 2022 roku na niemieckich wodach Morza Północnego i Bałtyckiego pracowało około 1500 turbin o mocy blisko 7.8 GW.

Mimo że Niemcy posiadają tylko stosunkowo niewielki obszar morski dostępny dla morskiej energii wiatrowej, technologia ta jest obecnie postrzegana jako kluczowy składnik do planów transformacji energetycznej dzięki projektom niewymagający wsparcia i niezawodnym możliwościom produkcji energii. A jednak w Niemczech nie pojawiła się ani jedna nowa turbina w 2021 roku – a także w pierwszej połowie 2022 roku.

Jeszcze w 2017 roku turbiny zainstalowane na niemieckich wodach stanowiły około 40 proc. światowej mocy, co czyniło ten kraj drugim po Wielkiej Brytanii największym rynkiem morskiej energetyki wiatrowej na świecie. W międzyczasie Niemcy zostały prześcignięte przez Chiny.

Udział morskiej energetyki wiatrowej w niemieckim rozwoju energetycznym osiągnie w 2021 roku prawie 5 procent, co oznacza znaczny wzrost z poziomu zaledwie 0,1 procent w 2014 roku. Skumulowana moc morskiej energetyki wiatrowej wynosząca 7,8 GW dostarczyła w 2021 roku ponad 24 terawatogodzin (TWh) energii elektrycznej, a nowy rząd wyznaczył ambitny cel osiągnięcia mocy 30 GW do 2030 roku.

Zrewidowany cel wprowadzony przez rząd kanclerza Olafa Scholza po jego inauguracji pod koniec 2021 roku znacznie przekracza 20 GW ustalone przez poprzednią administrację i jest częścią ogólnego celu transformacji, jakim jest doprowadzenie udziału odnawialnych źródeł energii do 80 procent do końca dekady. Stały spadek kosztów morskiej energetyki wiatrowej oraz wysoka wydajność turbin zwiększyły wiarę w to, że technologia ta może stać się filarem systemu energetycznego. Według instytutu badawczego Fraunhofer IWES, Niemcy mogą potencjalnie zainstalować do 54 GW morskich elektrowni wiatrowych i wygenerować prawie 260 TWh energii elektrycznej na morzu.

Przy średniej mocy 5,1 megawatów (MW) dla nowych turbin i średniej długości wirnika 133 metrów w 2021 roku, turbiny morskie nie tylko znacznie wzrosły od czasu ich wprowadzenia na początku lat 2000, ale są również większe i bardziej wydajne niż turbiny działające na lądzie. Dostarczają one energię niemal przez cały rok i wytwarzają prawie dwa razy więcej mocy niż turbiny lądowe, mówi firma Deutsche Windguard zajmująca się usługami offshore. Wzrost wielkości i wydajności odegrał kluczową rolę w obniżeniu cen wytwarzania energii w ostatnich latach.

Niezrównoważona dystrybucja i utrzymujące się wyzwania sieciowe

Zdecydowana większość niemieckich turbin morskich znajduje się na Morzu Północnym, z około 6,7 GW zainstalowanymi u zachodnich wybrzeży Niemiec, w porównaniu do zaledwie 1,1 GW na wschodniej części Morza Bałtyckiego. Średnia wydajność elektrowni wiatrowych jest znacznie wyższa na Morzu Północnym niż na Bałtyku, co przyciąga inwestorów dzięki wyższym stopom zwrotu. Również przyszła ekspansja ma zatem mieć miejsce przede wszystkim na Morzu Północnym, czyli w regionie, w którym inne projekty – Wielkiej Brytanii, Danii, Holandii, Belgii i Niemiec – stworzyły razem największy klaster morskiej energetyki wiatrowej na świecie.

Badanie przeprowadzone w 2019 roku przez zespół ekspertów Agora Energiewende wykazało, że ilość energii, jaką są w stanie wygenerować morskie turbiny, znacznie spada, jeśli farmy są zlokalizowane zbyt blisko siebie. Aby bardziej równomiernie rozłożyć turbiny na niemieckich wodach, rząd ustalił limity dla projektów na Morzu Bałtyckim, które są określone w aukcjach morskich elektrowni wiatrowych.

W Dolnej Saksonii, północno-zachodnim kraju związkowym Niemiec położonym nad Morzem Północnym, w którym znajduje się również większość niemieckich turbin lądowych, w 2021 roku znajdowała się ponad połowa wszystkich niemieckich morskich farm wiatrowych. Szlezwik-Holsztyn, najbardziej wysunięty na północ kraj związkowy graniczący zarówno z Morzem Północnym, jak i Bałtykiem, posiadał około jednej trzeciej, a północno-wschodnia Meklemburgia-Pomorze Przednie nad Bałtykiem – około 15 procent mocy zainstalowanej.

Skupisko mocy wytwórczych w północno-zachodnich Niemczech stanowi wyzwanie dla zapewnienia wystarczającej zdolności sieci do przesyłania dużych ilości energii elektrycznej produkowanej centralnie na niewielkim obszarze. Brak połączenia sieciowego morza z lądem w początkowym okresie istnienia branży doprowadził do sytuacji omawianej przez krytyków, w której turbiny musiały być zasilane generatorami dieslowskimi, aby zapobiec korozji i innym uszkodzeniom. Regularna praca turbin nie była możliwa, ponieważ wytwarzają one znacznie więcej energii elektrycznej niż potrzeba do ich zasilania, a nadwyżki nie można było zagospodarować. Tego rodzaju problem wydaje się jednak w dużej mierze należeć do przeszłości, ponieważ żadna z turbin w 2021 r. nie była pozbawiona podłączenia do sieci, podała organizacja branżowa BWO.

Istniejąca sieć w 2021 roku miała przepustowość 8,2 GW, a kolejne połączenia były już w trakcie budowy. Dotychczasowa łączna moc przyłączeniowa miała wynieść 10,8 GW w 2025 r., ale nacisk nowego rządu na zwiększenie mocy na morzu oznacza, że harmonogram łączenia mocy będzie musiał zostać zrewidowany, przekazał BWO.

Jednak przesyłanie energii z farm produkujących energię na morzu na ląd to tylko jedna część problemu. Kolejnym i być może jeszcze większym wyzwaniem jest pokonanie znacznie większej odległości z wietrznych północnych Niemiec do ośrodków przemysłowych na południu, co Federalna Agencja Sieciowa (BNetzA) nakreśliła w swoim planie rozwoju sieci morskiej.

Główne projekty linii przesyłowych, SuedLink i SuedOstLink, mają zostać ukończone do 2025 roku. Jednak stały sprzeciw zarówno lokalnych grup mieszkańców, jak i ustawodawców wobec dużych projektów infrastrukturalnych, które przebiegają setki kilometrów przez kraj, zagrażają temu harmonogramowi.

Plany stworzenia sztucznej wyspy i kabel do Norwegii świadczą o dynamice offshore

Ambicje maksymalizacji mocy niemieckiego wiatru na Morzu Północnym nie kończą się w Niemczech. Operator sieci przesyłowej TenneT, który jest odpowiedzialny za zapewnienie połączenia z lądem na Morzu Północnym, zaplanował kabel energetyczny, który będzie biegł około 620 kilometrów z wód niemieckich do Norwegii. Kabel “NordLink”, który rozpoczął pracę w 2021 roku z mocą 1,4 GW, pomaga wypełnić norweskie elektrownie wodne nadmiarem niemieckiej morskiej energii wiatrowej, zwiększając tym samym bezpieczeństwo dostaw i stabilność cen w obu krajach.

Każda morska farma wiatrowa posiada własną podstację, która łączy moc wszystkich turbin i przetwarza wyprodukowaną moc na inny poziom napięcia. Większość niemieckich morskich farm wiatrowych jest budowana dość daleko od brzegu w porównaniu z projektami w innych krajach, aby nie były one widoczne dla mieszkańców wybrzeża. Nowe instalacje budowane są w odległości około 70 kilometrów od brzegu i na głębokości od 30 do 35 metrów – podaje BWO. W związku z tym wytworzony prąd jest zazwyczaj przekształcany na prąd stały na miejscu, aby zminimalizować straty przesyłowe, zanim zostanie przekazany do najbliższego węzła na lądzie.

Kilku europejskich operatorów sieci energetycznych zaproponowało budowę co najmniej dziesięciu sztucznych “wysp energetycznych” jako węzłów wiatrowych na Morzu Północnym, aby wykorzystać morską energię wiatrową na dużą skalę w realizacji celów klimatycznych UE. Według konsorcjum North Sea Wind Power Hub (NSWPH), ewentualny projekt transgranicznej sieci morskiej pomiędzy Danią, Holandią i Niemcami mógłby odegrać ważną rolę w systemach energetycznych tych krajów. Dzięki wyeliminowaniu konieczności budowy indywidualnych podstacji w centralnej lokalizacji na morzu, wyspy mogłyby znacznie obniżyć koszty instalacji morskich elektrowni wiatrowych. Niemcy i Dania w 2020 roku zgodziły się na intensyfikację współpracy w zakresie takich morskich “hubów energetycznych”.

Inne inicjatywy mające na celu lepszą integrację morskiej energetyki wiatrowej ze wspólną europejską siecią energetyczną obejmują “Eurobar”, wspólny projekt siedmiu operatorów sieci do łączenia morskich platform wiatrowych.

Spadek kosztów po zmianie systemu wsparcia

Odległość farm wiatrowych od brzegu oraz trudne warunki panujące na morzu, gdzie silne fale i słona woda wymagają specjalnego wyposażenia i przeszkolenia personelu oraz wyjątkowej odporności stosowanych materiałów, w przeszłości stanowiły główny czynnik zniechęcający inwestorów. Jednak stałe wysokie zyski, jak również perspektywa szybkich krzywych uczenia się i związanych z tym spadków kosztów, spowodowały ponowne zainteresowanie morską energią wiatrową.

Inwestorzy mogli wypełnić luki w finansowaniu dzięki pomocy niemieckiego banku rozwoju KfW, który sfinansował pierwsze dziesięć projektów offshore w kraju na standardowych stopach procentowych. Według niemieckiego ministerstwa gospodarki (BMWi), banki komercyjne niechętnie finansowały pionierskie projekty, ponieważ ryzyko finansowe było trudne do oszacowania. Dlatego też program KfW o wartości pięciu miliardów euro miał umożliwić odważnym operatorom zebranie doświadczeń i sprawdzenie możliwości redukcji kosztów.

Według badań przeprowadzonych przez Hertie School of Governance w Berlinie, kontrola kosztów przyniosła znaczącą poprawę w niemieckich projektach morskich elektrowni wiatrowych. Podczas gdy pierwsza morska farma wiatrowa w tym kraju, Alpha Ventus, przekroczyła prognozy kosztów o około 30 procent, planowanie finansowe stawało się coraz bardziej zaawansowane. Badacze stwierdzili, że średnie przekroczenie kosztów dla niemieckich morskich farm wiatrowych wynosi około 20 procent, przy czym większość dodatkowych kosztów wynika z opóźnień w podłączeniu do sieci. Dla porównania, elektrownie jądrowe mają średnie przekroczenie kosztów na poziomie 187 procent, mówi badanie.

Rząd niemiecki w 2014 roku ustalił stawki wsparcia dla morskiej energii wiatrowej na poziomie 15,4 centów za kilowatogodzinę (kWh) w okresie 12 lat lub 19,4 centów/kWh w okresie 8 lat, aby zaoferować inwestorom odpowiednie korzyści. Po tym okresie stawka wsparcia płacona przez klientów jako dopłata do rachunku za prąd spada do podstawowego poziomu 3,9 centów/kWh i kończy się po 20 latach wsparcia.

Gwarantowane wsparcie dla turbin morskich już stopniowo malało, gdy w 2017 roku niemiecki system wsparcia dla energii odnawialnej przeszedł na aukcje – po tym posunięciu pojawiły się znaczące wyniki redukcji kosztów, a niektórzy operatorzy zapowiedzieli nawet uruchomienie projektów bez jakichkolwiek bezpośrednich płatności za wsparcie.

Średni poziom wsparcia w pierwszej aukcji wyniósł 0,44 centa/kWh, co według Niemieckiej Federacji Energetyki Wiatrowej (BWE) sprawiło, że kwestia kosztów stała się znacznie mniej istotna. W drugiej aukcji w kwietniu tego samego roku średni poziom wsparcia skoczył jednak do 4,66 centa/kWh, choć niektórzy oferenci ponownie zaproponowali budowę za 0 centów/kWh. Oferty w najnowszej aukcji, kończącej się we wrześniu 2022 roku, są ograniczone do 6,4 centów/kWh.

Według stowarzyszenia branżowego AGOW, wyższa średnia stawka wsparcia wynika głównie z tzw. kwoty bałtyckiej, która zapewniała, że projekty na mniej produktywnym Morzu Bałtyckim miały pierwszeństwo przed projektami na Morzu Północnym i prowadziła do mniejszej konkurencji – podaje AGOW.

Pod koniec 2017 roku Holandia poszła w ślady Niemiec, wprowadzając oferty z zerowym wsparciem w aukcjach morskiej energetyki wiatrowej. W przeciwieństwie do niemieckich zwycięzców aukcji, pierwsze holenderskie turbiny mają zostać ukończone już w 2022 roku, co oznacza, że byłyby to pierwsze projekty, które faktycznie działałyby bez subsydiów.

 

Miejsca pracy na morzu w mniejszym stopniu dotknięte obawami branży wiatrowej

Ponieważ w ostatnich latach na Morzu Północnym i Bałtyku buduje się coraz więcej turbin morskich, zatrudnienie w tym wysoko wyspecjalizowanym sektorze przemysłu w ostatnich latach wzrasta. Dane stowarzyszenia branżowego WAB z początku 2022 roku mówiły, że około 21 400 osób było bezpośrednio zatrudnionych w branży, generując roczny obrót w wysokości 7,4 mld euro. Jednak zatrudnienie w sektorze będzie w dużym stopniu zależało od decyzji politycznych, zwłaszcza w odniesieniu do przewidywanych poziomów rozwoju morskiej energetyki wiatrowej, które dla inwestorów zapewniają bezpieczeństwo planowania.

Podczas gdy morska energia wiatrowa tworzy miejsca pracy u producentów łożysk, przekładni i generatorów w całym kraju, regiony przybrzeżne najbardziej korzystają z rozwoju tej technologii. Porty nad Morzem Północnym i Bałtyckim, takie jak Bremerhaven, Cuxhaven i Rostock, zwiększają swoje możliwości, aby przyjąć gigantyczne komponenty turbin, systemy fundamentów i sprzęt montażowy. Stocznie i firmy usługowe, które zajmują się konserwacją i obsługą farm wiatrowych, to kolejne podmioty czerpiące zyski z boomu rozwojowego na morzu, twierdzi Stiftung Offshore Windenergie. Niemiecki port na Morzu Północnym, Helgoland, mała wyspa położona około 65 kilometrów od brzegu, ma nadzieję na odblokowanie jeszcze większego potencjału morskiej energetyki wiatrowej poprzez udział w oczekiwanym boomie na ekologiczny wodór, który umożliwiłby produkcję odnawialnego paliwa na miejscu w turbinach morskich.

Siemens Gamesa, największy niemiecki producent turbin, powstał w wyniku połączenia oddziału niemieckiej firmy Siemens zajmującej się energetyką wiatrową z hiszpańskim producentem turbin Gamesa, który według Bloomberg NEF zachował pozycję światowego lidera w produkcji turbin w sektorze offshore w 2021 roku, chociaż chińscy konkurenci szybko nadrabiają zaległości.

Przejście do aukcji w niemieckim systemie wsparcia odnawialnych źródeł energii spotęgowało presję kosztową na producentów turbin, co już spowodowało, że firmy takie jak Nordex i Senvion zwolniły pracowników. Siemens Gamesa przekazał, że musi również zmniejszyć liczbę zatrudnionych na świecie ze względu na spadek globalnych dochodów. Jednak według ankiety przeprowadzonej wśród przedstawicieli pracowników przez związek zawodowy IG Metall, miejsca pracy skoncentrowane w sektorze offshore będą mniej dotknięte przez plany oszczędnościowe firm. Większość ankietowanych twierdzi, że perspektywy dla morskiej energetyki wiatrowej są lepsze niż dla całej niemieckiej branży wiatrowej.

Jednak pomimo dość komfortowej sytuacji w branży offshore, lokalni politycy i przedstawiciele branży wzywają rząd federalny do zwiększenia planów dotyczących offshore ze względu na spadek kosztów tej technologii i niezawodność dostaw energii. W swoim “apelu z Cuxhaven” ustawodawcy z północnych Niemiec i liderzy firm wiatrowych twierdzą, że rygorystyczne wsparcie technologii było odpowiedzialne za spadek cen i jest nadal potrzebne, aby zapewnić, by Niemcy wykorzystały cały potencjał technologii w celu osiągnięcia celów redukcji emisji określonych w Porozumieniu Klimatycznym z Paryża.

Źródło oraz prawa autorskie: Clean Energy Wire

https://www.cleanenergywire.org/factsheets/german-offshore-wind-power-output-business-and-perspectives