Nye kæmpemøller kræver stærkere fundamenter

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.

Emner : Vindmøller
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Når der bliver tale om vanddybder på 50 meter og derover må der også være en betragtelig temperaturforskel på vandet fra bund til top. Kunne man ikke designe fundamentet som keglestub og indbygge en horisontal turbine/mølle indeni? Rent bortset fra at man ville få forbedret økonomien med den pågældende undervandsmølle, ville man også kunne gå over til beton/komposit fundamenter efter brønd ringe princippet. En sådan konstruktion lader sig fuldautomatisere,

  • 0
  • 0

Mon princippet fra Pedersen cykler kan bruges? Altså at møllens vægt der presser ned på nogle stænger er med til at gøre fundamentet stivere? Måske vi endda også nogle steder i fundamentet kan bruge kabler fordi designet er lavet så det udsætter dem for træk?

  • 0
  • 0

Hvorfor sætter man så ikke 7 eller flere stålrør sammen så de kan bære vægten. Spred benene og lav et flydende fundament nede i vandet med ankerklodser og tunge kæder, der kan optage bølgeslagene 'stille og roligt'.

Oppe i LUFTEN kan man så krydsforbinde tingene sammen, så der er helt styr på momenterne. Rør kan optage søjletryk ganske effektivt. Sætter man så styrestag på som på sejlbåde, så er der endnu mere styr på udbøjningerne, som er de farlige modspillere.

  • 0
  • 0

Sætter man så styrestag på som på sejlbåde, så er der endnu mere styr på udbøjningerne, som er de farlige modspillere.

Styrestag og roterende vindmøllevinger er ikke sagen :-) Så skal de sidde så langt nede at de ikke har ret megen effekt.

  • 0
  • 0

[quote] Sætter man så styrestag på som på sejlbåde, så er der endnu mere styr på udbøjningerne, som er de farlige modspillere.

Styrestag og roterende vindmøllevinger er ikke sagen :-) Så skal de sidde så langt nede at de ikke har ret megen effekt.[/quote] Hvorfor dog ikke? De skal jo ikke ud til vingerne. 3 stk på et rør, holder det helt lige, og de skal ikke ret langt ud før de holder styr på sagerne.

  • 0
  • 0

Er det virkelig godt for miljøet når man bruger 600 tons stål til en lille 3-5 MW effekt energimaskine?

Sammenlignet med de 40 tons (tror jeg nok det er) der bruges i et 1GW akraftanlæg lyder det jo som helt vildt meget.

Jeg læste forresten, i FT Deutschland tror jeg, at Alpha Ventus lider af store forsinkelser og har problemed med finansieringen. Desværre kan jeg ikke finde kilden online.

Mvh Steen

  • 0
  • 0

Vingerne kommer ret tæt på tårnet under høj vind og for at de kan holde noget af betydning skal de vel have en ret stor vinkel og sidde så højt oppe som muligt.

Næh Kig på 'strutten' på en sejlbåd.

  • 0
  • 0

Ja, der er meget store kræfter på spil til havs, og det er ikke altid så klogt at stritte stift imod uden at give lidt efter. En løsning kunne jeg forestille mig ville være en stor flydende 3- eller flerkantet konstruktion, der altid drejer op i vinden. Hermed skal vingerne ikke dreje i forhold til en mast, som dermed kan støttes meget bedre. Der findes desuden stabilitetssystemer som eks. "Interring" , der arbejder næsten udelukkende med kraft fra "skibets" egne bevægelser. Konstruktion, etablering og senere renoveringer, kunne ske meget nær en kyst, for derefter at sejles på plads igen.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten