De kommende års udbudsrunder i Nordsøens mange store offshore-parker bliver en stor teknisk mundfuld for branchen. Hundredvis af enorme havvindmøller skal placeres sikkert og stabilt og endda på dybere vand.

Med de langt større vindmøller på mellem 5 og 7 MW bliver der stillet helt nye krav til de fundamenter, der skal sikre møllerne under de barske forhold i Nordsøen.

»Monopælen kommer til kort, når vi kommer på vanddybder over 25-30 meter og med de nye store møller, der kommer i de næste runder,« siger Senior Director Uffe K. Jørgensen, der er chef for udviklingsaktiviteter på vindområdet hos Dong Energy.

Monopæle bliver for tunge

Hidtil har leverandører af havvindmølleparker, som Dong Energy, primært gjort brug af rørformede stålmonopæle, som rammes 20-50 meter ned i havbunden. Sammen med et stort gult overgangsstykke, som er fastgjort over monopælens top som underlag for vindmøllen, udgør monopælene fundamentet for vindmøllerne.

Men i takt med, at havmølleprojekter opføres på stadig større vanddybder, og møllerne vokser både i effekt og fysisk størrelse, melder behovet sig for at tænke nyt inden for design og konstruktion af fundamenter.

Problemet er, at monopælene, som allerede i dag vejer op til 600 ton og samlet kan være 70-80 meter lange, bliver for store, for dyre og for komplicerede at installere. Eksempelvis er der meget få kraner, der kan håndtere så store løft, som det ville kræve, hvis de nye møller skulle placeres på monopæle, fordi stålkonstruktionerne bliver endnu større og derfor mere komplicerede at håndtere.

Samtidig bliver monopælene for ustabile, når påvirkningerne fra store møller vokser - lidt som en strikkepind i en kop jord med en tung klump oven på.

Derfor er både producenter af møller, som eksempelvis Vestas, og kunder, som Dong Energy, begyndt at se sig om efter alternativer, der skal sikre de enorme møller som f.eks. Vestas' 7 MW offshore-møller.

Jackets giver bedre støtte

Både for Dong Energy, Vestas og de fleste andre i industrien er valget faldet på såkaldte jackets, der eksempelvis kan være firbenede stålstrukturer, som man kender det fra mange andre offshore-installationer. Jackets giver bedre støtte til de enorme kræfter, der slippes løs, når den enorme vindmølle med 80 meter lange vinger og en samlet rotordiameter på 164 meter snurrer for fuld drøn på 40-50 meter vand.

»Jackets ser ud til at være den optimale løsning på problemet, fordi de fører møllens belastninger mere cost-effektivt ned til havbunden,« siger Uffe K. Jørgensen fra Dong Energy.

Samme holdning har man hos Vestas. Her arbejder med også med jackets til den nye V164-7.0 MW-vindmølle

»Vi kan se, at omkostningerne ved monopæle stiger drastisk ved vanddybder over 15-18 meter. Derfor har vi blandt mange løsninger set med meget stor interesse på jackets, der ud over at have de nødvendige tekniske egenskaber til at klare V164-3.0 MW-møllen giver den bedste cost of energy, når man ser på den samlede installationssum og driftsomkostninger divideret med produktionen,« fortæller Anders Søe-Jensen.

Dyre og tidskrævende

Jackets bliver i dag brugt i den tyske offshore-havvindmøllepark Alpha Ventus 45 kilometer ud for Borkum. Her har man blandt andet installeret seks 5 MW-vindmøller fra REpower på jackets på 30 meter vand.

Men selv om jackets er industriens foretrukne løsning som fundamenter, når der om få år skal bygges offshore-parker med store møller på dybt vand, står man med et stort og meget konkret problem, der giver bekymrede miner hos de fleste branchefolk.

Selve konstruktionen af jackets er kompliceret, fordi den blandt andet kræver enormt mange avancerede og tidskrævende svejsninger med stort forbrug af mandetimer. Det har hidtil ikke været et problem, da jackets har været bygget enkeltvis til olie- og gasindustrien, hvor man havde masser af år til at hente investeringen hjem, og hvor der var tale om ganske få enheder.

»Nu taler vi om, at der skal produceres jackets i hundredvis til de kommende offshore-parker. Det er en helt anden udfordring, fordi det kræver, at produktionen bliver industrialiseret,« siger Anders Søe-Jensen fra Vestas.

Produktion skal industrialiseres

Som det er i dag, betyder de mange komplicerede svejsninger, at jackets bliver meget dyre. De mange svejsninger gør det ganske enkelt svært at få lavet den nødvendige forsyningskæde.

»Der er behov for at udvikle et koncept, hvor man kan industrialisere produktionen af jackets, ligesom man har gjort det med monopælene,« fremhæver Uffe K. Jørgensen, Dong Energy.

Det forsker man blandt andet i på Lindoe Offshore Renewables Center (Lorc), hvor professor Claus Hviid Christensen er administrerende direktør. Men udfordringen er stor, understreger han.

»Den ingeniørmæssige opgave er at designe fundamenterne, så de indeholder så lidt stål som muligt, samtidig med at de har den nødvendige styrke og er bygget på en måde, så produktionen kan automatiseres og køres op i storskala,« siger Claus Hviid Christensen.

På Lorc forsker man derfor blandt andet i at udvikle nye avancerede og automatiske svejseteknologier. Men man står med et klassisk paradoks, for lige nu er der ikke nok fundamenter i pipelinen til at bære omkostningerne ved at udvikle teknologier til en serieproduktion. Men samtidig skal industrien have fundet en måde at skabe serieproduktionen på, så den kan holde omkostningerne til fundamenterne nede.

»Lige nu er vi årevis fra at have fundet den geniale løsning. Men vi har en god idé om, hvad vi skal gøre, så vi er optimistiske,« konstaterer Claus Hviid Christensen.