Europejskie morskie farmy wiatrowe o mocy 30 GW są prawie w całości podłączone do systemu energetycznego za pomocą podmorskich kabli, które biegną od każdej farmy do kraju macierzystego.

W niedalekiej przyszłości wiele z nich połączy się z nowymi "wyspami energetycznymi", które scentralizują przesył produkowanej przez nie energii. Niektóre z tych wysp będą również połączone ze sobą i pomogą usprawnić przepływ energii pomiędzy poszczególnymi europejskimi państwami.

W zeszłym roku Belgia i Dania ogłosiły, że połączą swoje morskie sieci energetyczne, głównie poprzez sprzęgnięcie nowych wysp energetycznych - które chcą zbudować w niedalekiej przyszłości - kablem podmorskim na terenie Morza Północnego.

Belgia rozpocznie realizację swojej wyspy w 2024 roku - w strefie Księżnej Elżbiety, gdzie planuje się budowę 3,5 GW nowych morskich farm wiatrowych. Belgijski OSP Elia zbuduje wyspę: będącą betonową konstrukcją modułową, którą z czasem będzie można rozszerzać. Nowe farmy wiatrowe zostaną do niej podłączone, a następnie jeden pakiet kabli połączy wyspę z lądem.

Belgijska wyspa może być nie tylko połączeniem z nową duńską wyspą na Morzu Północnym, ale także punktem wyjścia dla nowego (drugiego) interkonektora, który Belgia chce zbudować do Wielkiej Brytanii. Część środków na budowę belgijskiej wyspy będzie pochodzić z Europejskiego Funduszu European Recovery & Resilience Fund. Planowane oddanie do użytku infrastruktury elektrycznej na wyspie energetycznej jest na lata 2026-2030.

W 2024 roku Dania przeprowadzi aukcję, aby rozstrzygnąć, kto zbuduje ich wyspę na Morzu Północnym. Planują ją uruchomić do 2030 roku. W tym samym czasie na Morzu Bałtyckim Bornholm ma stać się wyspą energetyczną. Do tych dwóch duńskich wysp będzie podłączonych 5-6 GW nowych morskich farm wiatrowych.

Holandia i Niemcy również pracują nad wyspami energetycznymi na Morzu Północnym. Duński, holenderski i niemiecki operator systemu przesyłowego chcą wspólnie zbudować wyspę na Dogger Bank, która będzie gotowa do działania na początku lat 2030. Chcą też połączyć ten tzw. hub energetyczny na Morzu Północnym z Wielką Brytanią, Belgią i Norwegią.

Te wyspy energetyczne będą odgrywać ogromną rolę w przyszłym systemie energetycznym Europy. Znajdą się na nich inne urządzenia, które umożliwią systemową integrację morskiej energetyki i jej magazynowania z siecią wysokiego napięcia.

Mogą się na nich znajdować elektrolizery do przekształcania energii wiatrowej w odnawialny wodór - oraz urządzenia do magazynowania energii. Pomoże to jeszcze bardziej dostosować morską energię wiatrową do zapotrzebowania na energię na lądzie.

Wyspy pomogą również w fizycznej integracji morskiej energii wiatrowej z systemem energetycznym poprzez zminimalizowanie liczby lądowych punktów odbioru energii produkowanej na morzu.

- Wyspy energetyczne staną się wkrótce rzeczywistością. Będą one niezwykle przydatne w integracji morskiej energii wiatrowej z systemem energetycznym oraz w poprawie przepływu energii pomiędzy krajami. To wspaniale, że Dania, Belgia, Holandia i Niemcy pracują nad ich rozwojem i koordynują swoje plany - powiedział dyrektor generalny WindEurope Giles Dickson.

Najwyższy czas na PtX

Kolejna strategia, którą stosuje Dania, polega na wykorzystaniu dużych ilości energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii do produkcji wodoru w procesie elektrolizy, który może być następnie przekształcony w inne paliwa, takie jak amoniak poprzez wykorzystanie azotu lub metanol i paliwo lotnicze (SAF) poprzez wykorzystanie CO2 poprzez proces CCU.

Aby jak najlepiej wykorzystać swoje zasoby energii odnawialnej, duński rząd będzie również zgłębiał potencjalną modyfikację programu dla morskiej energii wiatrowej, zgodnie z porozumieniem z marca.

Rząd zbada możliwość wprowadzenia wyjątku od zasady ograniczającej projekty do odległości 15 km od wybrzeża dla projektów, które mogą obejmować Power-to-X lub inne zużycie energii elektrycznej z bezpośrednim połączeniem z dużymi projektami offshore. Analiza zostanie zakończona tak szybko, jak to możliwe i ma zostać przedstawiona w pierwszej połowie 2023 roku.

W swojej strategii Power-to-X rząd duński wskazuje, że kraj posiada znaczne zasoby morskiej energii wiatrowej oraz potencjał do znacznego zwiększenia jej mocy, szczególnie na Morzu Północnym. Kraj ten ma już wysoki udział energii odnawialnej w krajowej produkcji energii elektrycznej, przy czym energia wiatrowa i słoneczna zapewni ponad 50 procent energii elektrycznej w 2020 roku, a same lądowe i morskie turbiny wiatrowe wyprodukują nieco ponad 46 procent zużycia energii elektrycznej w Danii w 2020 roku.

Możliwości Power-to-X są już powiązane z nadchodzącymi duńskimi przetargami na dwie wyspy energetyczne, jedną na Morzu Bałtyckim i jedną na Morzu Północnym, gdzie kraj planuje zainstalować odpowiednio 3 GW i 12 GW morskiej energii wiatrowej do 2030 roku.

Sądząc po najnowszych doniesieniach rządu duńskiego, wyspa energetyczna na Morzu Północnym może mieć znacznie większą moc, niż początkowo planowano. Ta energia elektryczna może być transportowana na ląd do produkcji energii elektrycznej lub do innowacyjnych działań, takich jak produkcja PtX lub magazynowanie energii na wyspach, lub w pobliżu połączeń sieciowych wysp z kontynentem, jak również do innych celów.

Produkcja z wysp energetycznych będzie sama w sobie co najmniej sześciokrotnie zwiększać produkcję morskiej energii wiatrowej w Danii w odniesieniu do obecnych poziomów produkcji, tym samym potencjalnie stanowiąc główne zasoby dla przyszłej produkcji PtX w Danii i za granicą, zgodnie ze strategią Power-to-X opublikowaną przez rząd duński w zeszłym roku.

Polscy wyspiarze z energią z fal, wiatru i słońca

Jak mówił dla portalu GospodarkaMorska.pl prezes firmy Piotr Cieślak, dwa kluczowe czynniki do powstania projektu to:

• zapewnienie zamówień dla upadających polskich stoczni produkcyjnych;
• wprowadzenie na rynek innowacyjnego rozwiązania dla turbiny wodnej pracującej poprzez wykorzystanie cyrkulacji cząsteczek wody.

Opatentowany projekt wyspy energetycznej jest trzykadłubowym statkiem wodnym z równolegle usytuowanymi względem siebie podwodnymi kadłubami lub nawodnymi (jednym centralnym i dwoma bocznymi) połączonymi ze sobą stalowymi kratownicami. Wymiary w planie ~250x200 m.

Poza czynnikiem ekonomicznym, ważnym elementem ujętym przez konstruktorów jest możliwość dostosowania konstrukcji do wielkości falowania w obszarze, w którym ma pracować jednostka.

Kluczowy dla patentu, jest konwerter morskiego falowania wiatrowego, który pochłania i zmienia energię z falowania w energię elektryczną. Z obliczeń konstruktorów wynika, że ze względów ekonomicznych, możliwe będzie pochłonięcie maksymalnie 60-70 proc. energii falowania.

Inżynierowie zaproponowali rozwiązania dostosowane dla obszaru Bałtyku, gdzie średnie parametry falowania głębokowodnego, przyjmują jedne z najniższych wartości na świecie, a energia wynosi 10kW/m szerokości grzbietu fali. Zatem na 400 km odcinku wybrzeża polskiego energia zawarta w falowaniu morza wynosi ok. 4000 MW.

Zaproponowana przez firmę konstrukcja, została już wstępnie zweryfikowana obliczeniowo i charakteryzuje się bardzo dużą statecznością, również w trudnych warunkach sztormowych.