Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado Sinopse do relatório “Wind...
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Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Sinopse do relatório “Wind
Offshore: Status and
opportunities” em preparação
para a
Eólica ‘Offshore’:Eólica ‘Offshore’:Estado Tecnológico e Perspectivas do MercadoEstado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Contexto e Historial
• Enquadramento, a ascensão da energia eólica offshore
ConteudoConteudo
Potencial do mercado e políticas de implementação
• Recurso, parques existentes, viabilidade, actores de mercado
Estado de desenvolvimento tecnológico
• Turbinas, fundações, instalação e manutenção, ligação à rede
Legislação e aspectos ambientais
• Barreiras não-tecnológicas, aceitação pública, monitorização
Case study: home market
• Considerações globais para eólica offshore em Portugal
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
EnquadramentoEnquadramento
Historial inegável da energia eólica e previsões energéticas
Necessidade de aumentar cota de ER
• Portfólio verde: benéfico para produção e imagem
‘Offshore’ está a sofrer um crescimento fundamental
Enquadramento e indústria existente e credível
Em Portugal não tem sido considerado favorável eólica offshore
• Águas profundas perto da costa; legislação inexistente
Investimentos frequentemente partilhados
• Volume de investimento de várias centenas M€; partilha de risco
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
1ºs parques offshore desde anos 90, até 2003 só mercado niche
(Águas protegidas, perto da costa, potência reduzida, ‘demo’ )
A ascensão da ‘eólica offshore’A ascensão da ‘eólica offshore’
Desde 2003 – parques > 100 MW e águas até 40m
Impulsos do mercado sobretudo em UK, Alemanha e Dinamarca
Previsões para crescimento dramático até 2020 (sobretudo UK, D, ES)
Eólica onshore em Europa
Tendência semelhante com
~ 15 anos de atraso?
Centenas de MW/ano esperados para os próximos anos
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Até passado recente, tipicamente modificações de turbinas existentes (~2MW; Vestas, Siemens, Nordex)
Estado de Arte - TurbinasEstado de Arte - Turbinas
Parques a implementar com turbinas especiais ‘offshore’ multi-MW
Vestas, Siemens, GE Energy (3-3.6 MW)
RePower, Multibrid, Bard,...(?) (classe 5 MW a afirmar-se)
Fiabilidade técnica não foi convincente até há data! nova geração em validação
‘Designs’ descartados para turbinas onshore ganham peso
• Turbinas com 2 pás (menos peso, factor carga maior preço)
• Turbinas ‘downwind’ podem ser alternativa
Arranque do desenvolvimento em Ásia e nos EUA
• EUA: produtores (Clipper, GE) e projectos a avançar (Capewind et al.)
• China, Coreia do Sul, Índia, Japão turbinas próprias 2-5 MW
Multibrid
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Desenvolvimento mainstream: água pouco profunda (30m) monopile
Estado de Arte - Fundações Estado de Arte - Fundações 1/31/3
‘típico’ ‘existe’
?40...80m
Alternativas (tripé, treliça): viável até ~50m; futuro: bases flutuantes (?)
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
0
1
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Water Depth (meters)S
ub
str
uc
ture
Co
st
Monopiles Gravity Foundations
Tripods, Jackets, Trusses
Floating Structures
Shallow Water Technology
Transitional Technology
Deep Water Technology
Estado de Arte – Fundações Estado de Arte – Fundações 2/32/3
Fundações flutuantes podem ter papel fundamental para a viabilidade económica de desenvolvimentos a médio prazo
Fundações de parques actuais na ordem de 25% do investimento total
Limites físicos de soluções monopile & gravity
d>50m: fortes limitações económicas
para fundações fixas em geral
Locais com água pouco profunda limitados
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Versões flutuantes disponíveis no mercado nos próximos anos (<2015?)
• Hywind (Statoil Hydro): d>100m, turbinas Siemens, protótipo 2009
• SWAY: d>80m, turbinas downwind inclinadas, protótipo
• Blue H Group: d>40m, turbina especial 2MW 2 pás, protótipo 2007
• WindFloat: d>50m(?), protótipo em Portugal em 2011?
Estado de Arte - Fundações Estado de Arte - Fundações 3/33/3
Hywind
Blue H (100kW em Brindisi/Itália); full-scale 2MW a construir
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
WindFloatWindFloat
Hywind
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
A2Sea: “...has not been a market, but a collection of projects.”
• Barcaças existentes reservadas até 2011 (A2Sea); ‘défice’ geral de capacidade de instalação entre 2010 e 2012
• Mais 5 barcaças encomendadas por A2Sea (70% cota do mercado)
Instalação e ManutençãoInstalação e Manutenção
Crane vessel (turbinas)
Jack-up barge
(fundações)
Manutenção ainda factor relevante (fiabilidade)
• Opção de acesso por helicóptero e/ou embarcações com acesso especial
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Ligação à RedeLigação à Rede
Parques operam tipicamente com 33KV AC e estação offshore
• Cabos HVAC (3 condutores ou 3x1) ou HVDC (Thyristor ou IGBT)
• Características físicas dos cabos (flexibilidade) limitam potência
• HVAC até 245kV/250kVA (3 condut.); 420kV/1200kVA (3x1 condutor)
• HVDC até 400kV/800MW (bipolar, concêntrico); 800MW (2 cabos)
• A partir de 120km distância, HVDC torna-se mais económico
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RecursoRecurso
Áreas near-shore de Europa e de grande parte do mundo favoráveis
• A partir de 6-7 m/s média o recurso é considerado bom
Recurso eólico marítimo mais vasto, mais consistente e menos turbulento
Europa do Norte excelente, Europa do Sul bom Europa do Norte excelente, Europa do Sul bom recursorecurso
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Parques operacionais
• Dinamarca: 426MW em 8 parques desde 1991, 2* 160MW em 2003
• UK: 404MW em 7 parques desde 2000, forte acréscimo desde 2004
• Suécia: 134MW em 5 parques desde 1990; 1* 110MW em 2007
• Holanda: 127MW em 3 parques desde 1994; 1* 108MW em 2007
• Início: Finlândia, Alemanha, Espanha, China (turbina própria), Japão
Estado de Implementação Estado de Implementação
Parques a implementar (construção prevista nos próximos anos)
• UK: 2,5GW (464MW aprovados/a construir); 1,5GW esperados 2010
• Alemanha: 3,5GW aprovados (constr. até 2010); a construir 202MW
• Holanda: 500MW (120MW aprovados: parque Q7 a operar em 2008)
• Dianamarca: 400MW esperados até 2010, mais ~500MW depois
• França: 105MW (Picardie/Normandie), a planear 1* 705MW até 2012
• Planos concretos em Europa, nos EUA, Canada, China: vários GW
• Ainda antes de 2015, Noruega planeia 1+1,5GW flutuante
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Visões de Implementação Visões de Implementação
Alemanha: 10 GW eólica offshore até 2020• Objectivos mencionados: 1,5GW 2012, 3GW 2015, 20-30GW
2030
• Tarifa anterior foi considerado inadequado, agora ~ 14 c/kWh Espanha: 4 GW eólica offshore até 2020
• Objectivos mencionados: 2GW 2015, 15GW 2030
• Tarifa com prémio deaté 8.4 c/kWh pode chegar aos 16,4 c/kWh
Reino Unido: 20 GW eólica offshore até 2020• Objectivos mencionados: 10-15GW 2015, 20-40GW 2020, 2-3
GW/ano
• Apoios favoráveis entre eles tarifa de 13,5 c/kWh
Outros paises sem metas oficiais mas condições favoráveis
• França: tarifa de 13 c/kWh e planos concretos de implementação
• Noruega: visão de parques flutuantes em água profunda SUPERGRID: Propostas de interligação das redes eléctricas offshore
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Horn’s Rev, Nysted (160MW + 165,8MW; Dinamarca, 2003)
• Primeiros parques mundiais em grande escala (Vestas, Siemens)
• Programa exemplar de monitorização ambiental
• Problemas técnicos das turbinas impediram êxito imediato
Projectos de ReferenciaProjectos de Referencia
Egmond an Zee (108MW; Holanda, 2007)
• Primeiro parque em Holanda, nova geração de turbinas 3,6MW
• Centro de exposição inovador; com visitas muito acima do esperado Beatrice Wind Farm (Moray Firth, Escócia oriental, 2006)
• Primeiras turbinas em água profunda (2* 5MW Repower; d=45m)
• Estrutura de treliça, apoiado por projecto Europeio ‘DOWNVInD’ Alpha Ventus Rest Field (Borkum West, Alemanha,
2008)
• 2* 6 turbinas 5MW (RePower, Multibrid), d=40m
• Comparação de turbinas, monitorização técnica exaustiva (FINO 1)
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Factores de carga entre 35% e 50% esperados (depende da turbina)
• resultados no passado pouco divulgado falhas frequentes
Viabilidade económicaViabilidade económica
Custo típico ~1,5 M€/MW (projectos iniciais) ~2,5 M€/MW (actual)
• depende de características locais e política de infra-estruturas
ElectricalInfrastructure
15%
Operation andMaintenance
25%
SupportStructure
24%
Engineering and
Management3%
Turbine33% Turbinas ~33%
dos custos de ciclo de vida vs. ~60% onshore
(derived from NREL cost model and CA-OWEE report 2001 )
Maiores margens de melhoria:instalação, fiabilidade/ manutenção, fundações
Retorno de capital em <10anos difícil
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Processos de lincenciamento morosos e não uniformes país por país
LicenciamentoLicenciamento
Apesar de grandes esforços de facilitar instalação, no Reino Unido (UK) são estimados 6-14 anos até construção e comissionamento
Passos de licenciamento em Espanha semelhantes a UK
Devido às metas políticas, em geral há confiança nos processos futuros
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Impacto visual
• A partir de 15km distância, impactos virtualmente inexistentes
Aspectos ambientaisAspectos ambientais
Perturbação sonora de mamíferos marinhos
• Até há data não foram detectados problemas, a monitorizar
Aves marinhas; conflito com rotas de migração
• Aparentemente escolhem rotas alternativas (grande escala?)
Campos electromagnéticos migração peixes
• Poderá ser relevante para cabos submarinos monitorização
Aceitação pública terá papel fundamental
• Iniciativas populares/moções podem significar obstáculos fortes
• Existem estudos concretos de ‘externalidades’ usar argumentos
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Players tradicionais de energia com experiência mais relevante:
Dong (Dk): 545MW em 5 parques (4 grandes; Dk, UK)
Vattenfall (S, Dk, D): 425MW em 3 parques grandes (S, Dk)
Nuon (NL): 127MW (envolvimento dessde 1994)
Shell (NL): 108MW (participação em vários
E.ON (D, UK): 64MW em 2 parques (UK)
PrincipaisPrincipais Actores de MercadoActores de Mercado
Players principais no mercado no futuro próximo (até ~2012):
E.ON (D, UK): pariticipação em > 3.4 GW (UK, D)
Dong (Dk): pariticipação em > 2,1 GW (UK, D, Dk)
Airtricity (IE): pariticipação em > 1,3 GW (D, UK, NL)
Vattenfall (S, Dk, D): pariticipação em > 1,2 GW (D)
Shell (NL): pariticipação em > 1 GW (UK – London Array); outros
Centrica, EWE, RWE, EDF, Statoil Hydro, Evelop, Enertrag, Nuon,...
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Recurso médio-alto• U_10(média) ~ 7 m/s
Portugal: Mercado do Futuro?Portugal: Mercado do Futuro?
Águas profundas• Linha batimétrica dos 50m bastante perto da costa
• Poucos locais de ‘primeira escolha’
Legislação inexistente, mas possíveis sinergias com energia das
ondas
Águas profundas (50m) não
foram investigadas Grande potencial para parques flutuantes
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Concept under development in Portugal?
Eólica ‘Offshore’: Estado Tecnológico e Perspectivas do Mercado
Mercado eólica offshore está em pleno arranque
ConclusõesConclusões
“Future Vision –wind farm of 10 x 100 MW multi rotors surrounded by wave energy devices thereby operating in becalmed waters?”
(Garrand Hassan...)
Locais preferenciais “ocupados”; oportunidades de mercado existem sobretudo em parcerias
Existe potencial relevante de redução de custos
‘Fundações’ flutuantes solução promissora em ‘breve’