歐洲離岸風電產業正在起飛

海上捕風已成為非洲大陸能源未來的支柱

打開歐洲衛星地圖，沿著它的海岸線漫步，離海岸一點點。沿著北海邊界前進，向東冒險前往波羅的海，或向南進入英國和法國水域。在無雲的日子裡，你可能會清楚地看到它們。數十個，甚至數百個，具有精確的幾何形狀。白色的點刺入大海，攪動著在海浪上彎曲的塵埃羽毛。它們是海上風力渦輪機，利用風從稀薄的空氣中產生能量。

2020 年，再生能源首次超越化石燃料，成為第一大能源，滿足歐洲 38% 的電力需求。儘管仍被陸地風電場所掩蓋，但離岸風能正在大展拳腳。 2020 年，歐洲的海上裝置容量增加了 2.9 吉瓦，如今，12 個國家擁有 5,000 多台海上渦輪機，裝置容量總計達 25 吉瓦。但這仍遠遠落後於歐盟的野心到 2030 年至少依賴 60 吉瓦的離岸裝置容量，到 2050 年達到 300 吉瓦。歐盟委員會也希望看到目前離岸風電對電力市場的貢獻為 3%，到 2030 年將增至 15%，到本世紀中葉將增至 30%。

代表風能產業的組織 WindEurope 市場情報總監 Ivan Pineda 表示，離岸風電甚至有可能滿足歐盟的最高期望。「目前，我們每年建造約 6-7 吉瓦，但三年後，如果我們想將離岸風電容量提高到過去 15 年建設的四倍，我們需要提高到每年 11 吉瓦，」Pineda 說。但27個國家如何在短短9年內大幅加速海外發展？

騰出更多空間或出國

該行業擴張的願望是存在的。以比利時為例，在過去十年中，風電場開發商和營運商Parkwind 建造了四個離岸風電場，目前滿足了該國近10% 的能源需求，並幫助這個小國成為全球五個領先的海上風電項目國家之一。 Parkwind 僅提供比利時海上總裝置容量的三分之一。「每年，我們生產的電力足以供應大約 750-800,000 個家庭，」Parkwind 通訊主管 Vedran Horvat 說。「成長潛力巨大，如果所有承諾都按計畫兌現，我們就能保持成長步伐。但要實現這一目標並不容易。

儘管2020年歐洲離岸風電創紀錄投資260億歐元隨著投資者越來越多地探索西班牙、葡萄牙和地中海其他風力資源豐富的地區，WindEurope表示，離岸風電的地理不會發生太大變化。皮內達表示，北歐水域較淺，可能會繼續承載歐洲大陸 85% 的離岸風電項目，風電場密度也會更高。

但考慮到離岸風力發電機主要安裝在相對較淺的水域，並且將其連接到電網需要靠近陸地，因此尋找靠近海岸且風力條件良好的空間至關重要。皮內達說：「離岸風電只是最後一個利用海底和海域的產業。」長期以來，航運和漁船一直是沿海水域的主要用戶。 WindEurope強調，要到2030年達到110吉瓦的目標，各國需要提前為離岸風電場分配足夠的空間，因為從規劃風電場到全面投入運作可能需要長達十年的時間。

為離岸風電騰出空間的另一種方法是在海上走得更遠。在更深的水域（50 至 1,000 m 之間），漂浮的海上渦輪機可以幫助歐洲更接近其清潔能源目標。西班牙、法國、挪威、丹麥和德國在建造浮動風電場方面處於領先地位，但尚未商業化。根據歐盟委員會地中海和黑海尤其適合採用新技術。在西班牙，這可以提供高達 22 GW大型公用事業公司 Iberdrola 計劃投資超過十億歐元建成300兆瓦浮動風電場。丹麥風力渦輪機公司維斯塔斯表示：“浮動渦輪機很快將使我們能夠在以前被認為成本太高或實際上不可能的地方建造農場。” “上限是全球有多少風能以及渦輪機可以提取多少能量。”

加大力度

製造商也有擴張的願望。在過去五年中，風力渦輪機變得更加強大，容量每年增長超過 15%。雖然當今最大的海上渦輪機功率為 9.5 兆瓦，但維斯塔斯剛剛宣布推出 15 兆瓦渦輪機——業內最強大的渦輪機。

但要充分利用技術進步就需要改變基礎設施。維斯塔斯告訴歐洲新聞台：「隨著渦輪機技術的升級和轉子直徑超過200m 的渦輪機的發展，對基礎設施和水邊設施的需求對於能夠越來越大規模地安裝離岸風電至關重要。」 “擴大規模將為消費者帶來降低成本的好處，但港口設施和其他基礎設施通常無法大規模使用。”

在整個歐洲，港口都在為離岸風電活動專門開闢空間——無論是作為將渦輪機運送到建築工地、製造和維護零件的場所，還是作為海上零件的出口中心。阿姆斯特丹、畢爾巴鄂、瑟堡、格丁尼亞或奧爾堡的港口屬於WindEurope 的離岸風港平台，它匯集了已經支持海上風電或有興趣了解如何推動該行業的港口。透過將關鍵活動集中在一處，港口可以幫助降低成本，使海上風能與其他再生能源相比具有競爭力。 “展望未來，對港口的投資非常重要，”皮內達說，“但如果我們要實現 2030 年的目標，他們需要投資約 65 億歐元。”

使用氣候資料進行離岸風電決策

那麼風呢？一個地區的風量決定了一個專案的成敗，開發商需要氣候資料才能知道會發生什麼。 Vortex 是一家總部位於巴塞隆納的公司，它使用哥白尼氣候變遷服務 (C3S) 的數據來幫助公司評估潛在或現有風電項目地點的氣候變遷。「不同高度的風向和風速等數據至關重要。每秒 8 公尺到 8.5 公尺的風速可以改變專案的佈局、使用的渦輪機，甚至整個可行性，」Vortex 研發總監 Gil Lizcano 說。但利茲卡諾解釋說，由於測量海上風的行為可能具有挑戰性，因此大多數項目都依賴氣候模型。

提供準確的數據至關重要，尤其是在建立風電場之前。Vortex 使用氣候資訊過去 20 年的數據，以提供當前風況的更好圖像。更極端的風力條件可能會推高基礎設施的價格——因為更堅固的渦輪機成本更高——但也會使農場更有利可圖。了解風的行為對於日常農場運作也至關重要，尤其是了解有多少能量將進入電網。

顧問公司 Lautec 透過以下方式幫助離岸風電場開發商和其他人決定離岸風電場投資：ESOX，一個線上工具這樣可以比較世界各地不同地點的風況，並簡化氣候資料的取得。 Lautec 利用 C3S 資料重建了過去 30-40 年的氣候條件，分析風的波動以及風條件的不確定性。「更準確地了解這些條件可以幫助您節省時間，尤其是在建造專案時，」Lautec 合夥人 Henrik Iversen 說。

維斯塔斯等製造商利用氣候數據來決定使用的設備。該公司告訴歐洲新聞台：“對於氣候較為惡劣、預計會出現冷風的北歐市場，我們擁有防冰技術。” 「海上渦輪機還具有防雷技術，確保葉片即使在暴風雨期間也能保持旋轉。我們也越來越多地對渦輪機進行數位化，以根據特定的風力條件調整葉片，以便農場中的所有葉片在任何時候都能捕獲最多的風。

儘管對風況進行長期預測仍然很困難，但一些專家一直在探索氣候變遷如何在未來幾十年影響海上風能。依靠過去以及近期和遙遠未來的波高和風速的 C3S 數據，英國環境顧問JBA Consulting模擬了擁有 100 台渦輪機的風電場在歐洲不同地區的運作。建模可以幫助投資者評估風電場的氣候適應能力並評估其對專案的財務影響。