Великобритания является одним из мировых лидеров по установленной мощности морской ветроэнергетики. В настоящее время в Великобритании установлено около 15 гигаватт (ГВт) мощностей морской ветроэнергетики. Но также имеется более 10 ГВт в стадии строительства. В 2026 году страна продолжает наращивать объемы генерации, ориентируясь на государственную цель в 50 ГВт к 2030 году. Отрасль развивается, но ее рост сопровождается рядом экономических и инфраструктурных трудностей, которые требуют внимания со стороны регуляторов и инвесторов.
Рисунок 1. Морская (офшорная) ветроэнергетика Великобритании
Основу морской ветроэнергетики Великобритании составляют крупные проекты, расположенные преимущественно в Северном море. Северное море — это обширная акватория у побережья Йоркшира и Хамбера, в которой находится крупнейшая в мире концентрация морских ветроэнергетических проектов.
Ветропарк Dogger Bank, общая мощность которого достигает 3,6 ГВт, на данный момент является крупнейшим морским ветропарком в мире. Ветропарк расположен в Северном море, примерно в 130 километрах от восточного побережья Англии, на участке с глубиной от 18 до 35 метров (максимально до 63 м), что позволило использовать традиционные односвайные фундаменты (monopiles). Каждый такой фундамент представляет собой массивную полую стальную трубу, которая забивается непосредственно в морское дно, обеспечивая надежное и устойчивое основание для ветрогенератора.
Технологической основой комплекса стали ветротурбины GE Haliade-X мощностью 13 МВт и 14 МВт каждая с диаметром ротора 220 метров. Всего в море будет установлено 277 таких турбин. Использование агрегатов такой большой единичной мощности позволило сократить общее количество необходимых фундаментов и протяженность внутрисетевых кабелей, что не только оптимизировало капитальные затраты, но и снизило потенциальное воздействие на морскую экосистему. Ввод в эксплуатацию проходит поэтапно. Комплекс разделен на три независимые, но взаимосвязанные фазы (Dogger Bank A, B и C) по 1,2 ГВт каждая. Фаза А начала выдавать первую электроэнергию в сеть в конце 2023 года. Однако из-за отраслевых логистических задержек (включая дефицит специализированных судов-установщиков и сложности с поставками компонентов) ее полный коммерческий ввод был сдвинут на 2025–2026 годы. Фазы B и C находятся в активной стадии строительства, с ожидаемым завершением в 2026–2027 годах. Именно из-за этого поэтапного и растянутого во времени процесса ввода на некоторых картах или схемах он может обозначаться как «строящийся» (under construction) или «планируемый» (planned) до момента окончательного завершения всех трех фаз.
Ветряные турбины вырабатывают переменный ток (AC). Из-за огромного расстояния до берега передавать энергию переменным током было бы неэффективно. Поэтому используются морские преобразовательные подстанции, которые преобразуют переменный ток (AC) в постоянный ток (DC). Передача на берег осуществляется по кабелям постоянного тока высокого напряжения (HVDC) с напряжением ±320 кВ. На берегу (на подстанции Creyke Beck недалеко от города Халл) постоянный ток снова преобразуется в переменный. В национальную энергосеть Великобритании (National Grid) электроэнергия выдается под напряжением 400 кВ.
Рисунок 2. Ветропарк Dogger Bank [Схема на openinframap.org]
Другим значимым объектом является комплекс Hornsea. Комплекс Hornsea (Хорнси) — это группа морских ветроэнергетических проектов в Северном море, расположенных у восточного побережья Англии (графство Йоркшир и регион Хамбер). Все проекты Hornsea расположены примерно в 120 км от восточного побережья Англии. На сегодняшний день Hornsea является крупнейшим в мире комплексом морских ветропарков, а его вторая очередь (Hornsea 2) удерживает титул крупнейшего действующего морского ветропарка в мире.
Hornsea One (1,2 ГВт) состоит из 174 ветротурбин Siemens Gamesa мощностью 8 МВт каждая. Расположен примерно в 120 км от побережья.
Hornsea Two (1,3 ГВт) состоит из 165 ветротурбин Siemens Gamesa мощностью 8 МВт каждая. Расположен в 89 км от побережья. На момент запуска стал крупнейшим действующим морским ветропарком в мире, обогнав предыдущие рекордсмены.
Hornsea Three (2,8 ГВт) будет состоять из 230 ветротурбин мощностью 14 МВт каждая (например, Siemens Gamesa SG 14-222 DD или аналоги). Завершение строительства ожидается к концу 2027 года. Расположен примерно в 120 км от побережья.
Ветропарк стоит на участке с глубиной от 25 до 55 метров: Hornsea 1: глубина воды 25–30 метров, Hornsea 2: глубина воды 30–40 метров, Hornsea 3: глубина воды 25–55 метров. Данная глубина позволяет использовать традиционные односвайные фундаменты (monopiles). Каждый такой фундамент представляет собой массивную полую стальную трубу, которая забивается непосредственно в морское дно, обеспечивая надежное и устойчивое основание для ветрогенератора.
Ветряные турбины ветропарка Hornsea 1 и Hornsea 2 вырабатывают переменный ток (AC) на напряжении 34 кВ, который поступает на морскую подстанцию. Морская подстанция на морской платформе оснащена двумя трансформаторами с номинальной мощностью 250 МВА, которые обеспечивают преобразование напряжения с 34 кВ до 220 кВ. Далее энергия передается с помощью морских подводных кабельных линий переменного тока (HVAC) на берег (Береговая подстанция North Killingholme 400 kV, графство Северный Линкольншир (North Lincolnshire), Англия). Электроэнергия переменного тока напряжением 220 кВ, пришедшая по подводным кабелям с моря, поступает на эту береговую подстанцию. На подстанции электроэнергия трансформируется с напряжения 220 кВ на 400 кВ для интеграции в магистральную передающую сеть Великобритании (National Grid)
Ветряные турбины ветропарка Hornsea 3 вырабатывают переменный ток (AC) на напряжении 66 кВ, который поступает на морскую преобразовательную подстанцию. Морская преобразовательная подстанция преобразуют переменный ток (AC) в постоянный ток (DC) с напряжением ±320 кВ. Далее энергия передается с помощью морских подводных кабельных линий постоянного тока (HVDC) с напряжением ±320 кВ на берег (Береговая подстанция Norwich Main 400 kV в графстве Норфолк, Англия). На берегу постоянный ток (HVDC ±320 кВ) снова преобразуется в переменный ток (AC) с напряжением 400 кВ. Далее электроэнергия передается в национальную энергосеть Великобритании (National Grid).
Рисунок 3. Ветропарк Hornsea [Схема на openinframap.org]
Другим значимым объектом является комплекс Seagreen (Сигрин) — крупнейший морской ветропарк Шотландии и один из самых глубоководных морских ветропарков в мире с фиксированными фундаментами. Ветропарк расположен в Северном море, в заливе Ферт-оф-Форт (Firth of Forth), примерно в 27 километрах от побережья графства Ангус, Шотландия.
Основная фаза проекта (Seagreen 1) имеет общую установленную мощность 1,075 ГВт (1,1 ГВт) и состоит из 114 ветротурбин. Ветропарк стал полностью коммерчески эксплуатироваться в октябре 2023 года, при этом первая электроэнергия была выдана в сеть еще в августе 2022 года. Технологической основой проекта стали ветротурбины Vestas V164 мощностью 10 МВт каждая с диаметром ротора 164 метра. Общая высота турбины (от уровня моря до кончика лопасти) достигает 204 метров.
Ветропарк установлен на участке с глубиной от 42 до 58 метров. Для таких глубин были использованы односвайные фундаменты (monopiles). Каждый такой фундамент представляет собой массивную полую стальную трубу диаметром 10 метров и длиной 95 метров, которая забивается непосредственно в морское дно, обеспечивая надежное и устойчивое основание для ветрогенератора. Всего было установлено 114 таких фундаментов.
Ветряные турбины вырабатывают переменный ток (AC) напряжением 66 кВ, который собирается через внутрисетевые кабели общей протяженностью до 325 км. Далее энергия поступает на морские подстанции (HVAC offshore substations), где напряжение преобразуется с 66 кВ до 225 кВ переменного тока. Передача электроэнергии на берег осуществляется по трем подводным экспортным кабелям переменного тока (HVAC) общей длиной около 65 км каждый, которые выходят на берег в районе города Карнусти (Carnoustie) (Береговая подстанция Tealing 400 kV). На подстанции электроэнергия трансформируется с напряжения 225 кВ на 400 кВ для интеграции в магистральную передающую сеть Великобритании (National Grid)
Рисунок 4. Ветропарк Seagreen [Схема на openinframap.org]
Морские фундаменты ветрогенераторов
Развитие морской ветроэнергетики напрямую зависит от технологий создания надежных оснований для ветрогенераторов, способных выдерживать колоссальные нагрузки от ветра, волн и морских течений. Выбор типа фундамента определяется глубиной моря, характеристиками морского дна, размером турбин и экономическими факторами. На сегодняшний день индустрия использует несколько основных типов оснований, каждое из которых имеет свои преимущества и область применения.
Рисунок 5. Типы морских фундаментов для ветрогенераторов
Наиболее распространенным типом фундамента в современной офшорной ветроэнергетике являются односвайные конструкции, известные как monopiles. Эта технология представляет собой массивную стальную трубу большого диаметра, которая забивается непосредственно в морское дно. Односвайные конструкции (monopiles) доминируют в проектах с глубиной воды от 5 до 55 метров благодаря своей простоте, проверенной надежности и относительно низкой стоимости изготовления и монтажа. При этом длина стальной трубы в односвайные конструкции (monopiles) может достигать 100 метров и выдерживать вес от 1000 до 2400 тонн (рост мощности турбин приводит к увеличению размеров фундаментов).
Для больших глубин и более сложных грунтовых условий применяются решетчатые конструкции, известные как jacket. Эти основания состоят из пространственной стальной рамы с тремя или четырьмя опорами, которые крепятся к морскому дну с помощью свай. Решетчатые конструкции (jacket) обладают большей жесткостью и устойчивостью по сравнению с монополями, что делает их предпочтительным решением для глубин свыше 50 метров и для турбин повышенной мощности. Однако их изготовление и монтаж требуют более сложных технологий и обходятся дороже, что ограничивает широкое применение этой технологии.
В относительно мелководных районах с благоприятными грунтовыми условиями иногда используются гравитационные фундаменты. Такие конструкции представляют собой массивные бетонные или стальные основания, которые удерживаются на месте за счет собственного веса. Гравитационные фундаменты не требуют забивки свай, что снижает уровень подводного шума при строительстве, однако их применение ограничено специфическими условиями морского дна и необходимостью доставки тяжелых конструкций к месту установки.
Следующим этапом эволюции морских фундаментов является переход к плавучим платформам, которые открывают доступ к глубоководным районам с глубиной свыше 60 метров, где установка фиксированных оснований технически невозможна или экономически нецелесообразна. Плавучие ветрогенераторы крепятся к морскому дну с помощью якорных систем и тросов, что позволяет размещать их в районах с наиболее сильными и стабильными ветрами далеко от берега.
Выбор типа фундамента оказывает существенное влияние на общую экономику проекта, сроки строительства и воздействие на морскую экосистему. Односвайные конструкции (monopiles), несмотря на свою простоту, требуют специализированных судов-установщиков и могут создавать значительный подводный шум при забивке, что требует применения мер по защите морской фауны. Решетчатые конструкции (jacket) и гравитационные фундаменты имеют свои экологические и технические особенности, которые учитываются на стадии проектирования. Плавучие платформы минимизируют воздействие на морское дно, но требуют разработки принципиально новых инженерных решений для обеспечения динамической стабильности платформы и безопасной эксплуатации оборудования в агрессивной среде открытого океана.
Выводы
Морская ветроэнергетика Великобритании остается стратегически важным направлением, обеспечивающим значительную долю электроэнергии в стране. Однако для достижения заявленных целей на 2030 год отрасли требуется не только дальнейшее технологическое развитие, но и решение накопившихся проблем с финансированием, портовой логистикой и интеграцией в общую энергосистему.
