مزرعه بادی هورنسی یکی از برجسته‌ترین پروژه‌های انرژی تجدیدپذیر جهان است که در دریای شمال، در فاصله 120 کیلومتری ساحل شرقی انگلستان، واقع شده است. این پروژه عظیم، که به‌عنوان بزرگ‌ترین مزرعه بادی دریایی جهان شناخته می‌شود، نقش کلیدی در تحقق اهداف انرژی پاک بریتانیا و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی ایفا می‌کند. هورنسی با ظرفیت بالقوه تا 6 گیگاوات، نه‌تنها تأمین‌کننده برق میلیون‌ها خانه است، بلکه الگویی برای توسعه پروژه‌های بادی دریایی در سراسر جهان به شمار می‌رود.
مزرعه بادی هورنسی مجموعه‌ای از پروژه‌های توربین بادی دریایی است که در منطقه‌ای به مساحت 4730 کیلومتر مربع در دریای شمال قرار دارد. این پروژه در قالب دور سوم (Round 3) مناقصات انرژی بادی بریتانیا در سال 2008 آغاز شد و توسط کنسرسیومی به نام SMart Wind (مشترک بین Siemens و Mainstream Renewable Power) توسعه یافت. هورنسی شامل چهار فاز (Hornsea 1، 2، 3 و 4) است که فازهای 1 و 2 آن به بهره‌برداری رسیده‌اند. این مزرعه در عمق آب 22 تا 73 متر و با دامنه جزر و مد 2 تا 5 متر ساخته شده و بستر دریا عمدتاً از شن و ماسه تشکیل شده است. هورنسی با هدف تأمین انرژی پاک و کاهش انتشار کربن، به یکی از نمادهای انرژی تجدیدپذیر تبدیل شده است.
پروژه هورنسی؛ بزرگ‌ترین مزرعه بادی دریایی جهان
هورنسی به دلیل مقیاس عظیم و ظرفیت تولید برق، عنوان بزرگ‌ترین مزرعه بادی دریایی جهان را به خود اختصاص داده است. فاز دوم این پروژه (Hornsea 2) با ظرفیت 1.386 گیگاوات، در اوت 2022 به بهره‌برداری کامل رسید و رکورد بزرگ‌ترین مزرعه بادی دریایی را از فاز اول (Hornsea 1 با ظرفیت 1.218 گیگاوات) گرفت. این پروژه در منطقه‌ای استراتژیک بین مزارع بادی Dogger Bank و East Anglia قرار دارد و از موقعیت جغرافیایی ایده‌آل برای بهره‌برداری از بادهای قوی دریای شمال برخوردار است. هورنسی با استفاده از توربین‌های پیشرفته و زیرساخت‌های مدرن، معیار جدیدی برای پروژه‌های بادی دریایی تعیین کرده است.
نگاهی به فازهای مختلف نیروگاه بادی Hornsea
پروژه نیروگاه بادی هورنسی به چهار فاز تقسیم شده است:
- Hornsea 1: با ظرفیت 1.218 گیگاوات و 174 توربین 7 مگاواتی، در دسامبر 2019 به بهره‌برداری رسید و تا اوت 2022 بزرگ‌ترین مزرعه بادی دریایی جهان بود.
- Hornsea 2: با ظرفیت 1.386 گیگاوات و 165 توربین 8 مگاواتی، در اوت 2022 عملیاتی شد و هم‌اکنون بزرگ‌ترین مزرعه بادی دریایی جهان است.
- Hornsea 3: با ظرفیت پیش‌بینی‌شده 2.9 گیگاوات، در حال ساخت است و انتظار می‌رود تا پایان 2027 تکمیل شود. این فاز قرارداد تفاوت (CfD) با قیمت 37.35 پوند بر مگاوات‌ساعت دریافت کرده است.
- Hornsea 4: با ظرفیت 2.6 گیگاوات و 180 توربین، در جولای 2023 تأیید نهایی دولت بریتانیا را دریافت کرد و پیش‌بینی می‌شود تا پایان 2030 عملیاتی شود.
هر فاز ظرفیت تولید را افزایش داده و هورنسی را به پروژه‌ای با پتانسیل 6 گیگاوات تبدیل کرده است.
مزرعه بادی Hornsea چند خانه را برق‌رسانی می‌کند؟
هورنسی با ظرفیت فعلی و آینده خود، توانایی تأمین برق میلیون‌ها خانه را دارد. Hornsea 1 با 1.218 گیگاوات، بیش از 1 میلیون خانه را تأمین می‌کند، در حالی که Hornsea 2 با 1.386 گیگاوات، برق بیش از 1.4 میلیون خانه را فراهم می‌سازد. Hornsea 3 با 2.9 گیگاوات، نیاز روزانه بیش از 3.3 میلیون خانه را پوشش خواهد داد، و Hornsea 4 با 2.6 گیگاوات، برق حدود 1 میلیون خانه دیگر را تأمین می‌کند. در مجموع، هورنسی با تکمیل همه فازها، می‌تواند برق بیش از 6 میلیون خانه بریتانیایی را تأمین کند، که معادل نیاز یک شهر بزرگ مانند منچستر است.
شرکت‌های مسئول ساخت و توسعه
توسعه نیروگاه بادی هورنسی ابتدا توسط SMart Wind، کنسرسیومی متشکل از Siemens و Mainstream Renewable Power، آغاز شد. در سال 2011، شرکت دانمارکی Ørsted (که آن زمان DONG Energy نام داشت) به‌عنوان شریک به پروژه پیوست و تا سال 2015 مالکیت کامل فاز اول و حقوق فازهای بعدی را به دست آورد. Ørsted، بزرگ‌ترین توسعه‌دهنده بادی دریایی جهان، مسئولیت طراحی، ساخت و بهره‌برداری را بر عهده دارد. شرکای دیگر شامل Jupiter Offshore Wind Limited (50 درصد مالکیت Hornsea 1) و Diamond Transmission Partners (برای انتقال دارایی‌های Hornsea 1) هستند. شرکت‌های Hitachi Energy و Aibel نیز برای ساخت سیستم‌های انتقال برق Hornsea 3 قرارداد بسته‌اند.
تجهیزات و توربین‌های مورد استفاده
هورنسی از توربین‌های پیشرفته Siemens Gamesa استفاده می‌کند. Hornsea 1 مجهز به 174 توربین SWT-7.0-154 با توان 7 مگاوات، ارتفاع 190 متر و قطر روتور 154 متر است. Hornsea 2 از 165 توربین SG 8.0-167 DD با توان 8 مگاوات و قطر روتور 167 متر بهره می‌برد که 20 درصد تولید سالانه بیشتری نسبت به Hornsea 1 دارند. این توربین‌ها روی پایه‌های مونوپایل یا ساکشن باکت نصب شده‌اند که نصب آن‌ها با جرثقیل‌های سنگین انجام می‌شود. سیستم انتقال برق شامل بیش از 900 کیلومتر کابل صادراتی AC (طولانی‌ترین در نوع خود) و کابل‌های آرایه‌ای است که برق را به ایستگاه‌های فراساحلی و شبکه ملی بریتانیا منتقل می‌کند.
چشم‌انداز فاز چهارم
Hornsea 4 با ظرفیت 2.6 گیگاوات و 180 توربین، آخرین فاز تأییدشده پروژه است که در جولای 2023 مجوز نهایی را دریافت کرد. این فاز در منطقه‌ای به مساحت تقریبی 600 کیلومتر مربع ساخته خواهد شد و انتظار می‌رود تا پایان 2030 عملیاتی شود. Ørsted قرارداد تأمین تجهیزات ولتاژ بالای 400 کیلوولت را به Hyosung Heavy Industries کره جنوبی واگذار کرده است. Hornsea 4 با تولید برق برای حدود 1 میلیون خانه، به تحقق هدف بریتانیا برای 50 گیگاوات ظرفیت بادی دریایی تا 2030 کمک خواهد کرد. این فاز همچنین از فناوری‌های پیشرفته‌تر و هزینه‌های رقابتی‌تر بهره خواهد برد.
هزینه ساخت و سرمایه‌گذاری کلی
هزینه ساخت مزرعه بادی هورنسی بسته به فاز متفاوت است. Hornsea 1 با هزینه تقریبی 2.65 میلیارد یورو ساخته شد، در حالی که Hornsea 2 با هزینه‌ای مشابه اما با بهره‌وری بالاتر تکمیل شد. Hornsea 3 با هزینه پیش‌بینی‌شده 70 تا 75 میلیارد کرون دانمارک (حدود 10 تا 11 میلیارد دلار) در حال توسعه است. Hornsea 4 نیز سرمایه‌گذاری قابل‌توجهی خواهد داشت، اما Ørsted با قراردادهای پیش از تورم، هزینه‌ها را بهینه کرده است. دولت بریتانیا از طریق قراردادهای تفاوت (CfD) با قیمت‌هایی مانند 140 پوند بر مگاوات‌ساعت برای Hornsea 1 و 37.35 پوند برای Hornsea 3، از پروژه حمایت کرده است. کل سرمایه‌گذاری هورنسی تاکنون بیش از 12 میلیارد پوند برآورد می‌شود.
Hornsea در برابر طوفان‌ها و آب‌وهوای سخت دریایی
دریای شمال به دلیل شرایط جوی سخت، از جمله بادهای شدید، امواج بلند (1.35 تا 1.78 متر) و طوفان‌های فصلی، محیطی چالش‌برانگیز برای مزارع بادی است. توربین‌های مزرعه بادی هورنسی با طراحی مقاوم و استانداردهای IEC برای تحمل سرعت باد تا 70 متر بر ثانیه ساخته شده‌اند. پایه‌های مونوپایل و ساکشن باکت به عمق بستر دریا نفوذ کرده و پایداری را تضمین می‌کنند. Ørsted همچنین از کشتی‌های عملیاتی ویژه مانند Wind of Hope با امکانات اقامتی و سیستم‌های انتقال ایمن (motion-compensated gangway) برای نگهداری در شرایط سخت استفاده می‌کند. این اقدامات خطر خرابی ناشی از طوفان را به حداقل رسانده است.
از توربین تا شبکه برق؛ عملکرد سیستم در Hornsea
سیستم انتقال برق نیروگاه هورنسی یکی از پیشرفته‌ترین در نوع خود است. هر توربین برق AC تولید می‌کند که از طریق کابل‌های آرایه‌ای (373 کیلومتر در Hornsea 2) به ایستگاه‌های فراساحلی منتقل می‌شود. ایستگاه فراساحلی Hornsea 2 بزرگ‌ترین ایستگاه AC دریایی جهان است. برق سپس از طریق کابل‌های صادراتی (390 کیلومتر در Hornsea 2) به ایستگاه جبران‌سازی واکنشی (RCS) و ساحل در Horseshoe Point لینکلن‌شر منتقل شده و به شبکه ملی در Killingholme متصل می‌شود. سیستم HVDC برای فازهای بعدی در نظر گرفته شده تا تلفات را کاهش دهد. این سیستم کارایی انتقال را به بیش از 90 درصد رسانده است.
آیا می‌توان مشابه Hornsea در خلیج فارس ساخت؟
خلیج فارس پتانسیل بالایی برای مزارع بادی دریایی دارد، اما تفاوت‌های محیطی و فنی باید در نظر گرفته شود. سرعت باد در خلیج فارس (6-8 متر بر ثانیه) کمتر از دریای شمال (8-10 متر بر ثانیه) است، که ظرفیت تولید را محدود می‌کند. عمق آب کمتر (10-50 متر) نصب پایه‌های مونوپایل را آسان‌تر می‌کند، اما دمای بالا (تا 50 درجه سانتی‌گراد) و گرد و غبار به سیستم‌های خنک‌کننده و مواد مقاوم نیاز دارد. زیرساخت‌های شبکه برق در منطقه نیز باید ارتقا یابد. با این حال، پروژه‌های مشابه در مقیاس کوچک‌تر، مانند مزارع بادی فراساحلی در امارات، امکان‌پذیر است.
مقایسه Hornsea با سایر پروژه‌های بادی دریایی جهان
هورنسی در مقایسه با سایر مزارع بادی دریایی جهان پیشرو است. Hollandse Kust Zuid (هلند، 1.52 گیگاوات) که در سال 2023 تکمیل شد، از Hornsea 2 پیشی گرفت، اما Hornsea 3 با 2.9 گیگاوات این عنوان را بازپس خواهد گرفت. Dogger Bank (بریتانیا، 3.6 گیگاوات در فازهای مختلف) در حال توسعه است و پتانسیل رقابت با هورنسی را دارد. Vineyard Wind 1 (آمریکا، 0.8 گیگاوات) در مقیاس کوچک‌تر است، اما نشان‌دهنده گسترش بادی دریایی در آمریکا است. هورنسی به دلیل مقیاس، فناوری پیشرفته و قراردادهای CfD رقابتی، معیاری برای پروژه‌های جهانی است، اما پروژه‌های آسیایی مانند مزارع بادی تایوان (تا 2 گیگاوات) نیز در حال رشد هستند.
هورنسی از فناوری‌های نوین مانند پایه‌های ساکشن باکت (برای یک‌سوم توربین‌های Hornsea 1) استفاده کرده که نصب را ساده‌تر و هزینه‌ها را کاهش داده است. توربین‌های 8 مگاواتی Siemens Gamesa در Hornsea 2 با طراحی مستقیم (direct-drive) تلفات مکانیکی را کاهش داده‌اند. سیستم‌های نظارتی پیشرفته و کشتی‌های عملیاتی مجهز به فناوری‌های دیجیتال، نگهداری را بهینه کرده‌اند. این نوآوری‌ها هورنسی را به الگویی برای پروژه‌های بادی دریایی آینده تبدیل کرده‌اند.
مزرعه بادی هورنسی نقش محوری در تحقق هدف بریتانیا برای تولید 50 گیگاوات برق بادی دریایی تا 2030 و کربن‌صفر تا 2035 دارد. این پروژه با کاهش وابستگی به گاز (که در سال 2022 تا 450 پوند بر مگاوات‌ساعت هزینه داشت)، امنیت انرژی را تقویت کرده و هزینه‌های برق را برای مصرف‌کنندگان کاهش داده است. هورنسی همچنین با تولید برق پاک، انتشار کربن را به میزان قابل‌توجهی کاهش داده و به بریتانیا کمک کرده تا 40 درصد از انرژی خود را در سال 2021 از منابع تجدیدپذیر تأمین کند.
منبع: ابرار صنعتی
