Значительно более низкие оценки потенциала прибрежной ветроэнергетики Китая при учёте масштабного пространственного моделирования площадок и эффектов турбулентных следов

Почему это важно для чистой энергетики

В Китае есть одни из лучших в мире мест для морских ветряных турбин, и во многих энергетических планах предполагается, что эти ветреные моря могут обеспечить значительную долю будущего электроснабжения страны. В этом исследовании поставлен простой, но критически важный вопрос: сколько электроэнергии реально можно произвести, когда мы переходим от идеализированных карт к запутанной реальности фактических ветропарков? Тщательно изучив размещение турбин, взаимодействие их следов (вэйков) и затраты на проекты, авторы пришли к выводу, что ранние ожидания по потенциалу морской ветроэнергетики Китая, вероятно, были слишком оптимистичными.

Смотреть дальше простых карт

Большинство ранних исследований оценивали потенциал морской ветроэнергетики, равномерно размещая отдельные турбины по большим площадям моря, соблюдая лишь базовые правила по глубине воды, охраняемым зонам и очень грубому расстоянию между машинами. Затем применяли единый, упрощённый коэффициент снижения — часто около 10 процентов — чтобы учесть потери энергии, когда турбины находятся в тенях друг друга, то есть в «вэйках». На практике же девелоперы не строят отдельные турбины; они строят целые парки с тщательно продуманной планировкой. Новые проекты Китая также отдаляются от берега и перемещаются в более глубокую воду, что изменяет как техническую конструкцию, так и стоимость. Все эти детали влияют на то, сколько электроэнергии действительно может быть подано в сеть по приемлемой цене.

Измерение реальных ветропарков из космоса

Исследователи начали с картирования почти всех существующих морских ветропарков Китая с помощью спутниковых радиолокационных снимков и открытых проектных баз данных. Они измерили, как далеко на самом деле расположены турбины друг от друга, как вдоль, так и поперёк преобладающего направления ветра, и посчитали, сколько рядов обычно используется. Выяснилось, что большинство китайских морских ветропарков имеют три или четыре ряда турбин, при этом машины расположены примерно на расстоянии 8–12 диаметров ротора вдоль направления ветра и 3–6 диаметров поперёк. Используя эти наблюдаемые схемы, авторы спроектировали шесть типичных компоновок парков разного размера вместо предположения единой идеализированной сетки турбин. Затем эти реалистичные парки разместили по исключительной экономической зоне Китая в тех местах, где глубина воды, удалённость от берега, волновые условия и охраняемые территории позволяли строительство.

Пересмотр доступного объёма ветровой энергии

Чтобы оценить, сколько электроэнергии могли бы производить эти парки, команда объединяла несколько компонентов: детальные погодные данные за последние десятилетия, климатические проекции на середину века, реалистичные кривые мощности современных турбин 4, 8 и 11 мегаватт и сложные модели распространения вэйков внутри парка. Они сравнили три модели вэйков — от простых до более продвинутых. Во множестве сценариев выяснилось, что потери на уровне парка обычно значительно превышают традиционное допущение в 10 процентов, часто находятся в диапазоне 14–20 процентов и даже выше при самых консервативных моделях. В результате общий технический потенциал морской ветроэнергетики Китая снижается до примерно 2,5–4,2 петаватт-часа в год — что значительно ниже многих предыдущих оценок, которые часто превышали 5,6 петавтт-часа и иногда приближались к 10.

Стоимость, глубоководные парки и региональные ограничения

Исследование также рассчитывает приведённую стоимость электроэнергии для каждого моделируемого парка с учётом глубины воды, удалённости от берега, затрат на установку и обслуживание, а также различий между фиксированными и плавающими фундаментами. Мелкие прибрежные проекты обычно обходятся дешевле за единицу энергии, но большинство лучших мелководных площадок уже занято. Выход в глубокую воду открывает дополнительные ресурсы и позволяет плотнее размещать плавающие парки, однако резко повышает стоимость. Во многих сценариях лишь часть смоделированных парков была бы в настоящее время рентабельной без дополнительной поддержки. Авторы также обнаружили, что большинство прибрежных провинций не могут полностью удовлетворить свои потребности в энергии исключительно за счёт морской ветроэнергетики; многие могли покрыть только 60–80 процентов собственного спроса, а некоторые, например Шанхай и Хэбэй, значительно меньше.

Что это значит для планов по чистой энергии

Для неспециалистов главный вывод таков: ресурс морской ветроэнергетики Китая по-прежнему очень велик, но не настолько безграничен и дешев, как надеялись раньше, когда учитываются реальные инженерные и пространственные ограничения. Тщательное проектирование парков, более умелое управление эффектами вэйков и снижение затрат — особенно для плавающих турбин в глубоких водах — будут необходимы, если морская ветроэнергетика должна сыграть ведущую роль, которую ей отводят многие климатические планы. Такой подход с учётом масштаба парка и компоновки даёт более трезвую и реалистичную основу для установления национальных энергетических целей, выбора приоритетных площадок для строительства и балансировки морской ветроэнергетики с другими низкоуглеродными вариантами на пути Китая к нулевым выбросам.»

Цитирование: Xu, S., Yin, G., Hu, P. et al. Substantially lower estimates in China’s offshore wind potential using farm-scale spatial modeling and wake effects. Nat Commun 17, 2043 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68655-2

Ключевые слова: морская ветроэнергетика, энергетика Китая, потенциал возобновляемой энергии, проектирование ветропарков, плавающие ветряные турбины