Havvindmølleparker til at teste forretning på dybt vand

Efterhånden som vindmøller bliver mere og mere velkendte seværdigheder langs kystlinjer, udviklere af offshore flydende platforme, som udnytter de kraftige vinde længere ude på havet, søger at etablere deres teknologier som en vigtig levedygtig kilde til ren energi.

Bundfaste havvindmøller – med fundamenter i havbunden – står over for dybdebegrænsninger og kan kun bruges i relativt lavvandede kystnære farvande.

Flydende offshore platforme kan i stedet bygges og installeres i næsten ethvert havmiljø. De er billigere at køre og installere, mere miljøvenlig for livet i havet, og have større output, ifølge dem, der står bag teknologierne.

Hvad mere er, placering af møllerne godt offshore udsætter dem for den genererende kraft fra stærkere vinde.

"Jo længere du kommer fra kysten, jo mere vind du normalt får, sagde José Pinheiro, projektkoordinator for energiselskabet EDP Renewables.

Kommerciel levedygtighed

Energiselskabet er en del af WindPlus-konsortiet, oprettet af Energias de Portugal, REPSOL og Principle Power Inc., som har sikret et lån på 60 millioner euro fra Den Europæiske Investeringsbank under instrumentet InnovFin Energy Demonstration Projects.

Dette vil give det mulighed for at opskalere et pilotdemonstrationsprojekt, WindFloat, og tag den ud på dybere vand.

"Med denne WindFloat-teknologi har du mulighed for at udnytte vinden, hvor du har den mest, " sagde Pinheiro, tilføjede, at dette betød, at der var mange flere potentielle steder, end der er tilgængelige for bundfast vindkraft.

En undersøgelse fra 2017 viste, at vindkraftproduktion over nogle havområder kan overstige elproduktionen på land med en faktor på tre eller mere. Imidlertid, teknologien er for det meste stadig i testfasen, da baserne for flydende turbiner skal konstrueres anderledes end deres modstykker nær kysten.

Pinheiro sagde, at den nye finansiering af WindFloat Atlantic-projektet, skal installeres på et sted ud for Portugals nordlige kyst, er afgørende for at vise teknologiens kommercielle levedygtighed. Det er også en langsigtet test af dens tekniske egenskaber under hårde forhold.

Den tre kolonne, semi-submersible platform vil blive monteret med en 8,4 megawatt turbine, flyder i vand 85 til 95 meter dybt. Den er forankret på tre punkter, som det er almindeligt for olie- og gasproduktionsanlæg på dybt vand.

"Opskalering kan reducere enhedsomkostningerne meget, så vi bidrager virkelig til at vise, at offshore-floating kan nå de mål, der er sat for det, " sagde Pinheiro. "Det kan også vise teknologiens konvergens med forretningsmuligheder over hele kloden."

WindFloat Atlantic søger at drage fordel af konstruktion og montage på land for at reducere omkostningerne, og det er ikke alene om at vælge den vej.

Hybrid flyder

Ocean Flow Energy, baseret i det nordøstlige England, leder FLOWSPA-projektet med at udvikle en ny offshore vindstøtteplatform – Starfloat – baseret på to velkendte platformsystemer, der bruges i offshore olie- og gasproduktion.

Projektkoordinator Graeme Mackie siger, at deres design består af en flydende sparre, en struktur brugt i dybvandsolieproduktion, der ligner 'et tårn, der flyder (lodret) i havet', som er fortøjet af kæder og ankre i havbunden.

Normalt, sparre skal nedsænkes i ekstremt dybt vand, så for at reducere dette krav, holdet har tilføjet et halvt nedsænket opdrifts-"krave", der består af flere flydere, der omgiver halsen på bjælken ved vandlinjen og holder den hævet. Denne hybrid opfylder stabilitets- og bevægelseskrav selv i barske miljøer.

FLOWSPA-ingeniører udtænkte en montagestrategi, der gør det muligt at bygge platformen på eksisterende onshore-skibsværfter, og rekrutterer de lokale økonomier, som har været i tilbagegang i mange dele af verden. Turbinen bugseres derefter ud på dybt vand.

Designets enkelhed, brugen af ​​eksisterende skibsbygningsfaciliteter og nærliggende montering frem for konstruktion af faste installationer på stedet samt den billigere implementering af den komplette platform, alle bidrager til at reducere omkostningerne, sagde Mackie.

Deres mål er at producere elektricitet til omkring 60 euro per megawatt-time – konkurrencedygtigt med nuværende kystnære vindmølleparker – til et storstilet anlæg.

'(Dette) er opnåeligt, hvis du bygger disse enheder i seriøs produktion, " tilføjede Mackie.

For at få dybhavsvindplatforme op at køre hurtigt, det spanske SATH-projekt har taget en anden tilgang til sit design, som omfatter et dobbeltskrog med nedsænkede plader, og er for det meste bygget af beton, frem for stål.

Den bygges og samles på land og bugseres derefter til sin endelige position og kobles – på et enkelt punkt – til præinstallerede fortøjningskæder.

"Den kan rotere rundt, så den vender altid mod vinden, " sagde David Carrascosa, Chief Technology Officer hos Saitec Offshore Technologies, koordinator for projektet. "Den mekaniske forbindelse (til fortøjningspunktet) er gennem et leje, og den elektriske forbindelse gennem en roterende elektrisk svirvel."

Med et enkelt forbindelsespunkt og kraftoverførselskabler ude på havet kan platformen hurtigt forbindes med fortøjningsinfrastrukturen.

At kunne konstruere på land og hurtigt installere platformene betyder, at SATH omgår de dyre vejrproblemer, der kan forstyrre mere tidskrævende og komplicerede installationer.

Carrascosa sagde, at platformens materialer og konstruktionstilgang, ved hjælp af lokale ressourcer, betyder, at den kan masseproduceres på steder rundt om i verden, tæt på, hvor vindmøllerne skal indsættes.

Hav liv

Med lavere kapital- og driftsudgifter følger store omkostningsbesparelser i løbet af platformens levetid, især i dybder større end omkring 50 meter.

"Ved at gøre offshore flydende vindproduktion mere konkurrencedygtig, vi kan se et stort marked forude, og det er et mål for os alle, " sagde Carrascosa.

På trods af projekternes forskellige tilgange til teknik og materialer, alle siger, at de har taget konstruktions- og installationsmetoder til sig, der reducerer deres indvirkning på livet i havet, sammenlignet med faste installationer.

Med meget af konstruktionen og montagen udført på land eller i nærheden, projekterne kan minimere de støjniveauer, som forskere nævner som et stort problem for havpattedyr. Carrascosa sagde, at forstyrrelser også reduceres ved at undgå behovet for at indlejre større strukturer i havbunden.

"Folk (i industrien) er virkelig opmærksomme på disse problemer, der påvirker pattedyrene, og det er noget, du kan undgå ved at bruge flydende løsninger, " han tilføjede.