Nowe badanie: Kompromisy we wspólnym użytkowaniu gruntów umożliwiają ambitną ekspansję morską

Współużytkowanie gruntów z różnymi grupami interesu wymagane dla celu klimatycznego
18. Sierpnia 2022

Energia wiatrowa na morzu jest kluczowym elementem osiągnięcia neutralności klimatycznej do 2045 roku. Dlatego rząd federalny sformułował ambitny cel zwiększenia zainstalowanej mocy morskiej energii wiatrowej z 7,8 gigawatów dzisiaj do 70 gigawatów do 2045 roku. W nowym badaniu instytutu badawczego Fraunhofer IWES obliczono, w różnych scenariuszach, że nawet ponad 70 gigawatów morskiej energii wiatrowej zaplanowanej przez rząd federalny do 2045 r. może zostać zrealizowanych na niemieckim Morzu Północnym i Bałtyckim. Z jednej strony wymaga to strategii bardziej efektywnego wykorzystania dostępnej przestrzeni. Ponadto potencjał morskiej energetyki wiatrowej można zwiększyć poprzez wykorzystanie dodatkowych obszarów, na przykład z nowymi technologiami morskiej energetyki wiatrowej, w taki sposób, aby nie wpłynąć niekorzystnie na innych użytkowników i ważne kwestie, takie jak ochrona przyrody. Według badania Fraunhofera całkowity potencjał morskiej energetyki wiatrowej w Niemczech może wzrosnąć do prawie 82 gigawatów. Morska energetyka wiatrowa mogłaby zatem w jeszcze większym stopniu przyczynić się do ochrony klimatu i transformacji energetycznej.

Badanie naukowe, zlecone wspólnie przez Federalne Stowarzyszenie Operatorów Morskich Farm Wiatrowych (BWO) i Federalne Stowarzyszenie Gospodarki Energetycznej i Wodnej (BDEW), ukształtowało przyszły potencjał morskiej energetyki wiatrowej w Wyłącznej Strefie Ekonomicznej (AWZ) Republiki Federalnej Niemiec przy użyciu trzech ustawień obszaru.

„Oczywiście przy wyznaczaniu nowych obszarów trzeba postępować z wyczuciem proporcji”, wyjaśnia dyrektor zarządzający BWO Stefan Thimm. „Szczególnie cieszy nas fakt, że wszyscy użytkownicy Morza Północnego i Bałtyku dostrzegają znaczenie morskiej energetyki wiatrowej i sygnalizują gotowość do kompromisu w zakresie wspólnego użytkowania obszarów. Naszym celem jest sytuacja, w której żaden rodzaj użytkowania nie okaże się przegrany.” Dlatego ważne jest sprytne połączenie rozwoju nowych obszarów i zwiększenia efektywności obszarów już wykorzystywanych do produkcji morskiej energii wiatrowej.

„Większa moc zainstalowana nie oznacza automatycznie znacznie większej wydajności energetycznej”, mówi Kerstin Andreae, dyrektor generalny BDEW, klasyfikując wyniki badania. „Równolegle z rozwojem nowych powierzchni musimy zatem również zwracać uwagę na efektywność powierzchniową – tj. plon z kilometra kwadratowego. Badanie jasno to pokazuje”. Modernizacja morskich turbin wiatrowych może znacznie zwiększyć wydajność na istniejących obszarach, kontynuuje Andreae.

„Najpóźniej jest teraz jasne, że nowe cele ekspansji są realistyczne i wykonalne – powinno to również znaleźć odzwierciedlenie w odpowiednich scenariuszach współużytkowania w planie zagospodarowania terenu” – zgadzają się Andreae i Thimm. Który ze zidentyfikowanych potencjałów współużytkowania zostałby faktycznie wykorzystany, należy wykazać w dalszym dialogu z politykami i odpowiednimi grupami interesu.

Do studium potencjału offshore

Przedmiotem badań Fraunhofer IWES były wstępne obliczenia plonów i wydajności na dostępnych powierzchniach zgodnie z planem zagospodarowania przestrzennego. Przy gęstym planowaniu obszarów farm wiatrowych, które czasami przekraczają 10 megawatów na kilometr kwadratowy (MW/km²), skorygowana gęstość mocy, godziny pełnego obciążenia również spadają średnio znacznie poniżej wydajności w klastrach farm wiatrowych, które są już w pełni rozwinięte. Zastosowanie większych i wyższych morskich turbin wiatrowych będzie miało pozytywny wpływ na plony i efektywność obszarów farm wiatrowych w przyszłości. To ostatnie dotyczy zarówno nowych obszarów, jak i obszarów już wykorzystywanych do morskiej energetyki wiatrowej.

W kolejnym kroku przeanalizowano możliwe przyszłe potencjały współużytkowania. W tym celu Fraunhofer IWES przeprowadził najpierw dyskusje z zainteresowanymi stronami z różnych form użytkowania ochrony przyrody, rybołówstwa i wojska. Na podstawie tych dyskusji przeprowadzono analizę i podsumowanie przeszkód i potencjałów wspólnego stosowania. Przyszłe osiągnięcia techniczne, takie jak systemy pływające, mogą również przynajmniej częściowo spełniać wymagania poprzednich form użytkowania.

Następnie zdefiniowano i zasymulowano wspólnie z klientami dodatkowe scenariusze o większej łącznej mocy zainstalowanej poprzez współużytkowanie. Wyniki tych scenariuszy pokazują, że mniej gęsta zabudowa na obecnie planowanych obszarach i relokacja tych mocy do obszarów współużytkowania 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 ekspansji.

Ogólnie zbadano kilka scenariuszy współużytkowania, które przekraczają plany ekspansji rządu federalnego o 70 GW. Zgodnie z wynikami badań, przy całkowitym potencjale 81,6 GW mocy zainstalowanej, przy około 292,1 godzinach pełnego obciążenia farm wiatrowych w niemieckiej WSE można osiągnąć uzyski sięgające 3.580 TWh.

Badanie odbędzie się 20 września BWO Jesienny Festiwal oficjalnie zaprezentowany i dostępny również później tutaj gotowy do pobrania.