Перспективы развития рынка подводных кабелей (по материалам компании Frigeco USA Inc., входящей в MFL GROUP)

Согласно прогнозам, при среднегодовых темпах роста 11,1% величина мирового рынка подводных кабельных систем достигнет 22,0 миллиардов долларов США к 2025 году, в то время как в 2020 году она составляла 13,0 миллиардов долларов США.

Рост производства подводных кабелей обусловлен резким повышением глобального спроса на сети с высокой пропускной способностью, увеличением количества подключений к Интернету по всему миру, созданием новых морских ветровых мощностей и растущим спросом на широкополосные соединения между странами и островами. Правительства в разных странах мира делают упор на увеличение объёмов выработки электроэнергии из возобновляемых источников энергии. Морские ветровые электростанции становятся неотъемлемой частью мощностей по генерации возобновляемой энергии в этих странах. Ожидается, что в течение прогнозируемого периода увеличение объёмов инвестиций в разработку проектов морских ветровых электростанций по всему миру явится движущей силой для повышения спроса на подводные силовые кабели. Увеличение интернет-трафика в странах Азиатско-Тихоокеанского региона вследствие резкого роста использования Интернета приводит к усилению потребности в повышенной пропускной способности по всему региону. В течение прогнозируемого периода здесь, вероятно, будет наблюдаться значительное увеличение числа введённых в эксплуатацию новых подводных систем связи. Кроме того, ожидается, что растущее проникновение Интернета в странах Ближнего Востока и Африки ещё больше ускорит реализацию проектов прокладки и ввода в эксплуатацию подводных систем кабелей связи в ближайшие годы.

Согласно данным Глобального совета по ветроэнергетике (Global Wind Energy Council - GWEC), Великобритания является крупнейшим в мире рынком морских ветровых электростанций. В 2019 году её доля составляла ~34% глобальной установленной мощности ветровой энергетики. За Великобританией следует Германия, на долю которой в том же году пришлось ~28% от общей установленной мощности. Доля Китая составляла ~20% глобальной установленной мощности морской ветровой энергетики в 2019 году. Более того, такие страны, как Великобритания, Германия, Китай, Япония и Тайвань планируют инвестировать значительные средства в расширение и развитие своей региональной морской ветровой энергетики. Предполагается, что эти факторы будут способствовать повышению потребности в подводных силовых кабелях для морских ветровых электростанций.

Подводные кабельные трассы в трансатлантическом сегменте считаются самыми конкурентоспособными в мире. Новые проекты прокладки подводных кабелей связи запланированы в трансатлантическом регионе благодаря росту потребности в увеличении пропускной способности и растущему спросу на надёжную связь с малой задержкой. Вследствие этого компании инвестируют в этот регион с целью модернизации существующих сетей и разработки новых инфраструктур. Активные провайдеры услуг продолжают сосредотачивать усилия на строительстве новых инфраструктур в трансатлантическом регионе, как отмечается в докладе крупнейшей исследовательской компании Markets &Markets, опубликованном в феврале 2020 года.

Подводные кабели разрабатываются и изготавливаются специально для прокладки под водой и на дне океана с учётом того, что дно океана неровное и скалистое. Во многих случаях морские обитатели, такие как акулы, могут повредить кабели. Кроме того, эти кабели должны выдерживать воздействие ураганов, цунами и подводной вулканической активности, а также якорных устройств, используемых круизными лайнерами, грузовыми кораблями, танкерами и другими океанскими судами.

При разработке подводного кабеля необходимо учитывать следующие критерии конструирования:

• функциональные требования;
• температура (под водой и на суше);
• глубина воды и глубина прокладки;
• длина подводного кабеля;
• требования к прокладке и защите кабеля, основанные на его местоположении, интенсивности судоходства и погодным условиям.

Вначале подводные кабели соединяли наземные электроэнергетические сети через реки, болота, бухты, устья рек, проливы и т.д. Сегодня благодаря развитию технологий и новым конструктивным решениям подводные силовые кабели могут связывать и передавать большие объёмы электроэнергии на большие расстояния.

Там, где требуется высокое напряжение, переменный ток передаётся по каждой из трёх токопроводящих жил. Переменный ток ограничен расстоянием передачи, обычно составляющим менее 80 км, из-за резистивных потерь и потерь реактивной мощности, которые возникают вследствие естественной ёмкости и индуктивных свойств кабеля. Однако переменный ток эффективнее с экономической точки зрения, потому что для него не требуются преобразовательные подстанции благодаря простому преобразованию уровней напряжения (простое действие трансформатора). Некоторые приложения, требующие низкой мощности и работающие на коротких расстояниях передачи, могут использовать переменный ток среднего напряжения.

В настоящее время подводные кабели используются в следующих областях:

• Подача электропитания на острова, расположенные вблизи материка (магистральные сети и энергосистемы), где подводные силовые кабели среднего напряжения переменного тока обычно используются на расстояниях от 10 до 30 км. Кроме того, эти кабели прокладываются в качестве резервных подводных кабелей на других трассах во избежание проблем при выходе кабеля из строя.
• Подключение независимых энергосистем (других стран) с целью совместного использования мощностей по выработке электроэнергии для удовлетворения потребностей в электроэнергии, при этом обычно здесь используются подводные силовые кабели высокого напряжения постоянного тока. Технология передачи высокого напряжения постоянного тока позволяет производить подключение к электросетям с различными частотами или с такой же частотой, но в асинхронном режиме.
• Энергоснабжение морских нефтяных/газовых платформ, которым требуются большие объёмы электроэнергии, когда становится экономически эффективным подключение платформ к прибрежным энергосистемам при помощи подводных силовых кабелей.
• Межсоединения ветровых турбин морских ветровых электростанций и доставка энергии на сушу. Эти полевые кабели являются подводными силовыми кабелями среднего напряжения переменного тока. Подключение к электросети на суше может быть выполнено кабелями среднего напряжения переменного тока на коротких расстояниях или кабелями высокого напряжения постоянного тока, когда необходимо передавать большие объёмы энергии на большие расстояния.
• Переходы на короткие расстояния для транспортировки электроэнергии через реки, каналы, проливы, фьорды или заливы и предотвращения отрицательного визуального воздействия на окружающую среду (туристические курорты и природные ресурсы). Проложенные кабели не ограничивают высоту судов, плавающих по рекам или проливам, в отличие от воздушных линий.
• И, наконец, комбинированные шланго-кабели, подводные обсерватории и т. д.

Производство подводных кабелей предусматривает производство следующих компонентов:

• Токопроводящая жила: если проводники (медные или алюминиевые жилы) используются на значительной глубине, обеспечивается их герметизация при помощи специального материала, предотвращающего проникновение воды в случае повреждения кабеля.
• Изоляция: сшитый полиэтилен (XLPE), этиленпропилен (EPR) или бумажная изоляция с вязкой пропиткой (MIND).
• Экранирование: экран из медной проволоки или лент и свинцовая оболочка, если необходимо.
• Многожильная конструкция: скрутка трёх жил на крутильной машине планетарного типа.
• Бронирование: броня из стальной проволоки, защищающая кабель от механических напряжений. Для одножильных кабелей броня должна быть выполнена из немагнитного материала во избежание перегрева вследствие токов Фуко — эффект Джоуля. Эта броня также обеспечивает кабелю необходимую механическую прочность, необходимую во время прокладки или протягивания кабеля в трубопровод. Используется оцинкованная стальная проволока различных категорий прочности, с различным значением сопротивления разрыву.
• Наружные средства защиты: наружная защита кабеля, которая зависит от требований и условий прокладки, достигается с помощью оболочки из поливинилхлоридного или полиэтиленового компаунда и слоёв полипропиленовых нитей или джута.