Dutch |English nl | en
Home>Kennis & Nieuws > Overzicht > Zelf-installerende drijvende windmolens
Zelf-installerende drijvende windmolens Iv-Consult

Een vernieuwend systeem

Energietransitie, windenergie en grotere waterdiepten waren de aanleiding om uitgebreid onderzoek te doen naar de mogelijkheden van een ‘gravity based’ windmolen die met tendons (kabels) wordt gefixeerd aan de zeebodem. Dit leidde uiteindelijk tot een innovatieve, gepatenteerde methode voor een zelf-installerende windmolen die geschikt is voor grotere waterdiepten. 

“Het was zo’n anderhalf jaar geleden. Rob van de Waal, algemeen directeur van Iv-Groep, vroeg zich af of er nog mogelijkheden tot innovatie waren binnen de zich gestaag ontwikkelende markt van drijvende windmolens”, vertelt Ad van den Dool, sectormanager bij Iv-Consult. “Uitgebreid onderzoek toonde aan dat er inmiddels zoveel ideeën gepubliceerd zijn, dat het bedenken van een nieuw totaalconcept voor een drijvende windturbine nagenoeg niet haalbaar zou zijn. Een vernieuwend concept bij grotere waterdiepten, voor bijvoorbeeld het installeren van een drijvende windturbine, werd wel kansrijk geacht. We onderzochten met het team vervolgens de installatie van een windturbine op een drijvende basis en voorzien van een zogenaamde ’gravity base’. Dit concept is als zodanig niet nieuw, maar vormde het uitgangspunt voor de ontwikkeling van een vernieuwend systeem, met als uitgangspunt een zelf-installerende windmolen. We ontwikkelden een systeem met tendons, drijvers en een ‘gravity base’, dat enkel door sleepboten naar de juiste plek hoeft te worden gesleept en zich vervolgens zelf installeert. Dit specifieke systeem bleek zo innovatief dat hier patent op verleend gaat worden.”

Ingenieus systeem

Fabio Amico, projectmanager structural bij Iv-Consult, vervolgt: “De tendons zitten in de mast van de windturbine en worden door de drijvers afgelaten, waardoor de ‘gravity base’ naar de zeebodem zakt. Nadat de ‘gravity base’ op de zeebodem staat, worden de tendons aangespannen en wordt het drijflichaam onder water getrokken. Doordat de tendons in de mast zitten, was de hoogte hiervan bepalend voor de maximale waterdiepte. We wilden echter een systeem dat voor grotere waterdiepten geschikt zou zijn en hebben heel wat gebrainstormd om het concept daarvoor geschikt te maken.” In het concept komt bovenin de mast een zogenaamd ‘jacking platform’, direct daaronder een roterend platform waaraan de tendons hangen en onderin de mast een fixatieplatform. Door middel van ‘strand jacks’ worden de tendons achtereenvolgend opgetild, neergelaten (waardoor de ‘gravity base’ daalt) en vervolgens in het onderste platform gefixeerd. Het roterende platform zorgt er vervolgens voor dat nieuwe tendons in de ’firing-line’ geplaatst worden. De procedure herhaalt zich totdat de ‘gravity base’ op de zeebodem staat en het voorspannen van de tendons kan beginnen. Uiteindelijk wordt zo de windturbine gedeeltelijk onder water getrokken. Het concept is geschikt voor waterdiepten van ongeveer zeventig tot vijfhonderd meter en als alternatief voor de ‘gravity base’ kan het systeem eenvoudig geschikt gemaakt worden voor de toepassing van zogenaamde ‘suction anchors’. 

Grote ontwikkelingen in de offshore windindustrie

De offshore windindustrie is sterk in ontwikkeling, in Nederland onder meer door stimulering van de (top)sector hernieuwbare energie. Om een hogere energieopbrengst te kunnen genereren in gebieden met hoge constante windsnelheden zijn zwaardere windturbines nodig. Windturbines van 5 tot 8 megawatt (MW) zijn tegenwoordig het meest gangbaar op de Noordzee, maar in de nabije toekomst kan dit oplopen tot wellicht 20 MW. Zulke omvangrijke windturbines, ver boven de zeespiegel, staan bij voorkeur verder van de kust af. Dit maakt offshore werkzaamheden echter kostbaar. Vooral voor grote waterdiepten (meer dan zestig meter diep) zijn alternatieven bedacht voor de al bekende funderingsconstructies, zoals monopiles en jackets. Vaak wordt uitgegaan van een drijvende constructie in combinatie met een verankering middels zuigankers of palen. Natuurlijk is het ook mogelijk om de fixatie te realiseren door een zogenaamde ‘gravity based construction’, waarop het concept van Iv-Consult gebaseerd is.

Windturbine en fundatie in één

Iv-Consult is in overleg met een leverancier om de praktische zaken rondom de tendons uit te zoeken. Ad legt uit: “We hebben een globale feasibility studie afgerond naar de afmetingen van het systeem. Ons uitgangspunt hiervoor was een state-of-the-art windturbine van 12 MW. Natuurlijk kan het gepatenteerde systeem ook geïntegreerd worden in de mast van een kleinere windturbine en bij variabele waterdiepten. Samen met de partner onderzoeken we nu de integratie van de tendons in de constructie, rekening houdend met de verschillende installatiefases en de koppeling van de tendons. Het concept evolueert nu van een idee tot een uitgewerkt plan.” Fabio voegt toe: “Omdat het concept uitgaat van een integraal systeem, waarbij alle componenten invloed op elkaar uitoefenen, kunnen deze niet afzonderlijk operationeel. Wij focussen evenwel niet op het totale systeem, maar op het mechanisme dat de windturbine zelf-installerend maakt. Dit is ook helemaal in onze comfortzone. Ons doel is om een werkend concept te presenteren. Het zou natuurlijk fantastisch zijn als dit door de markt wordt overgenomen en werkelijk toegepast gaat worden.” Het concept is modulair en naar grootte aan te passen. Zo is het geschikt te maken voor veel verschillende turbines. “We zijn bezig met het maken van een 3D-computermodel van een mast met de platformen en tendons”, vertelt Fabio enthousiast. “Maar dat kunnen we daarna ook bijvoorbeeld in LEGO® uitwerken, zodat goed duidelijk kan worden gemaakt hoe het systeem werkt.” Ad vult aan: “Of in 3D uitprinten.” 

Modellen in LEGO®

En nu? Ad vertelt: “Er zijn internationaal veel mogelijkheden voor drijvende windparken in grote waterdiepten. Drijvende windmolens zijn niet nieuw. In de markt zijn al vele concepten bedacht en uitgewerkt. Op dit moment zijn er verschillende functionele prototypen en is het eerste drijvende windpark operationeel. Wij focussen evenwel niet op het totale systeem, maar op het mechanisme dat de windturbine zelf-installerend maakt. Dit is ook helemaal in onze comfortzone. Ons doel is om een werkend concept te presenteren. Het zou natuurlijk fantastisch zijn als dit door de markt wordt overgenomen en werkelijk toegepast gaat worden.” Het concept is modulair en naar grootte aan te passen. Zo is het geschikt te maken voor veel verschillende turbines. “We zijn bezig met het maken van een 3D-computermodel van een mast met de platformen en tendons”, vertelt Fabio enthousiast. “Maar dat kunnen we daarna ook bijvoorbeeld in LEGO® uitwerken, zodat goed duidelijk kan worden gemaakt hoe het systeem werkt.” Ad vult aan: “Of in 3D uitprinten.” 

Trots

Ad en Fabio zijn trots op wat ze tot nu toe met het team hebben neergezet. “De uitdaging van het bedenken van het concept was het leukst: ‘Hoe kan je een windturbine zelf-installerend maken? Hoe maken we dit mogelijk?’ Er zit heel wat schetsen, ontwerpen, brainstormen en discussie in dit project. Stukje bij beetje kwamen we uiteindelijk tot de oplossing. En dat we nu het patent krijgen op wat wij hebben bedacht is geweldig. Ik ben trots op het team!”, zegt Ad. 

Fabio is het helemaal met hem eens en vult aan: “We werken nu al sinds 2018 parttime aan de ontwikkeling van dit concept. We zijn tussendoor vaak gestopt vanwege andere werkzaamheden. Het was een uitdaging om steeds weer te beginnen. Het maken van de tekst voor de patentaanvraag was ingewikkeld, maar hier hadden we gelukkig hulp bij. Zo hadden we uiteindelijk een tekst met commentaar, met daarop commentaar en dan nog het commentaar op het commentaar! Veel verschillende kleuren tekst door alle aanpassingen, opmerkingen en het toevoegen van bijzinnen. Het was een heel proces; het patent is dan ook echt de kers op de taart.” 

E925B656-F44C-4977-AABA-63F84BEBE277 Created with sketchtool.
Wil je meer weten over dit project? Wouter praat je graag bij over de mogelijkheden. Neem contact op via 088 943 3100 of stuur een mail.
Wij zijn altijd op zoek naar nieuw talent. Hoe kan jij ons versterken? Werken bij Iv betekent elke dag werken aan uitdagende en afwisselende projecten. Op kantoor of op locatie. Bekijk snel of er in jouw specialisme een uitdaging te vinden is!