Dutch |English nl | en
Home>Kennis & Nieuws > Overzicht > Zeeën van mogelijkheden voor drijvende transformatorplatforms
Zeeën van mogelijkheden voor drijvende transformatorplatforms
 

Zeeën van mogelijkheden voor drijvende transformatorplatforms

Wereldwijd zijn de beste windomstandigheden voor het opwekken van windenergie veelal te vinden op zee in diepere wateren. De vraag is: op welke manier kan dit zo efficiënt, betrouwbaar én betaalbaar mogelijk worden gerealiseerd? Bij wateren die dieper zijn dan 150 meter stijgen de kosten van de welbekende ‘bottom- founded’ constructies (zoals de transformator- en convertorplatformen en windmolens die middels een constructie aan de zeebodem verankerd zijn) exponentieel en worden drijvende oplossingen interessant. Nevesbu en Iv-Offshore & Energy ontwikkelden samen een concept van een offshore substation. Een concept met potentieel!

Studies tonen potentie aan

Lennart Buitendijk, naval architect bij Nevesbu, is een van de initiators van het concept en vertelt meer over de totstandkoming. “Nevesbu en Iv-Offshore & Energy voeren eigenlijk altijd wel innovatieve studies uit. Met het oog op de energietransitie is Nevesbu gaan onderzoeken wat we daar voor unieke drijvende toepassingen voor kunnen bedenken. Inmiddels zijn er al veel concepten van drijvende windmolens, maar concepten van drijvende substations waren er nog niet. Aangezien Iv-Offshore & Energy al een groot aantal offshore wind substations heeft ontworpen en Nevesbu specialistische kennis heeft van drijvende constructies, hebben we dit initiatief gezamenlijk opgepakt. Belangrijke uitdagingen bij dit soort drijvende oplossingen zijn de levensduur van dynamisch belaste elektriciteitskabels en de toelaatbare versnellingen van de transformatoren, gelijkrichters en bijbehorende systemen. Een offshore convertor station met een gewicht van circa 10.000 ton met minimale bewegingen laten drijven is een complexe uitdaging, maar onze studies wijzen uit dat het mogelijk is!”
 

Geschikte diepwatergebieden

In Europa zijn met name de Middellandse zee, Noordzee, Golf van Biskaje en de Egeïsche zee
diepwatergebieden die zeer geschikt zijn voor het opwekken van windenergie. Vooral in het zeegebied
boven Schotland en het Verenigd Koninkrijk naar Noorwegen en Denemarken heerst vrijwel continu een sterke wind. Het concept dat Nevesbu en Iv-Offshore & Energy hebben ontwikkeld, is dan ook ontworpen voor de zware weersomstandigheden die kenmerkend zijn voor deze gebieden. Ook minimaliseert het concept de impact op het onderwaterleven.
 

Ontwerp-uitgangspunten

Een aantal belangrijke uitgangspunten voor het ontwerp van het drijvende transformatorplatform zijn: het concept moet voldoen aan de gestelde eisen voor windenergie op zee, het mag niet te zwaar zijn in  staalgewicht en niet complex in fabricage, veiligheid en continuïteit moeten gewaarborgd zijn, er moet een zeer hoge beschikbaarheid kunnen worden gegarandeerd en het platform moet het een levensduur hebben van minimaal 30 jaar. Daarnaast moeten de maatschappelijke kosten voor het leveren van duurzame elektriciteit betaalbaar blijven én moet de oplossing zelf dus ook kostentechnisch niet te hoog zijn.
 

Van statisch naar dynamisch

De grootste uitdaging is de overgang van een statisch ‘bottom founded’ platform naar een dynamisch drijvend platform. Windmolens moeten tot windkracht acht operationeel kunnen zijn. Dit betekent dat het drijvende platform operationeel moet zijn bij golven van 8 tot wel 12 meter hoog. Bestaand high-voltage (HV) equipment is echter niet geschikt voor hoge versnellingen. Om te kunnen garanderen dat de bewegingen tot een minimum worden beperkt, zijn bewegingsanalyses uitgevoerd hoe verschillende drijvende modellen zich op zee gedragen bij hoge golven en veel wind. Deze analyses zijn gemaakt voor de ruwste zeeën ter wereld, zoals het North Atlantic golfgebied, de Golf van Biskaje en de zee bij Santa Barbara, Californië. Als het concept geschikt is voor deze wateren, kan het ook worden ingezet in rustige wateren.

Het concept van het drijvende platform is zodanig ontworpen, dat het ingezet kan worden in waterdieptes van meer dan 150 meter en in zeegang nauwelijks beweegt in verticale richting. Het HVDC platform heeft een dekoppervlakte van 85 bij 85 meter en bevindt zich op zo’n 20 meter boven het water. Wanneer het platform op zee wordt geïnstalleerd, wordt het op zijn plek gehouden met behulp van zogenoemde ‘tendons’ die verticaal aan de zeebodem verankerd zijn. De drijvende constructie is zodanig ontworpen dat de bewegingen in verticale richting worden geminimaliseerd. Hierdoor worden ook de belastingen op de exportkabels, hangend onder het platform, verminderd en is het relatief eenvoudig om het bewegingsgedrag van het platform te tunen voor verschillende waterdieptes en golfcondities.
 

Blijven doorontwikkelen

Het concept is nu in grote lijnen uitgedacht en lijkt haalbaar te zijn. Wat is er nu nog voor nodig om dit concept op zee te kunnen realiseren? Lennart vertelt: “We zijn nu bezig met een design check. We hebben inmiddels diverse studies uitgevoerd die inzicht hebben gegeven in de mogelijkheden en de toepassing die het best geschikt is voor diepe wateren. We weten nu ook wat van belang is voor het succes van het ontwerp. In de design check nemen we al deze inzichten mee en onderzoeken we hoe het ontwerp nog beter en (kosten)effciënter kan worden gemaakt. We gaan net een slag dieper. De basis ligt er en nu onderzoeken we wat al goed genoeg is en wat eventueel nog verder moet worden ontwikkeld of onderzocht. En natuurlijk hopen we dat er een ontwikkelaar is die dezelfde potentie in het concept ziet als wij, zodat we het samen verder vorm kunnen geven en in de praktijk kunnen brengen!”
 

Dit werk maakt me trots!

Lennart werkt sinds 2016 bij Nevesbu als naval architect en is gespecialiseerd in de richting van hydrodynamica. Een van de disciplines die erg belangrijk is geweest in de totstandkoming van het ontwerp van het drijvende convertor platform. Lennart vertelt: “Wat ik zo leuk vind aan hydrodynamica is dat het echt een unieke discipline is en dat het altijd effect heeft op de operaties van een schip. Voor het drijvende platform geldt bijvoorbeeld dat de bewegingen van het platform bepalen of het equipment operationeel kan blijven of niet. En bij marineschepen is het zo dat scheepsbewegingen bepalen of het schip een raket kan afvuren, maar ook of er een helikopter op het dek kan landen.” Toen Lennart vijf jaar geleden bij Nevesbu kwam werken, was hij de enige met dergelijke specifieke kennis van hydrodynamica. Nevesbu had de ambitie om de discipline verder uit te bouwen, dus aan Lennart de taak om zich daarin vast te bijten. Lennart: “Ik begon met het opzetten van een nieuwe hydro-structural tool. Dat is een tool waarmee hydrodynamische berekeningen én constructieve analyses kunnen worden gemaakt, zodat de raakvlakken tussen beide disciplines in één model inzichtelijk worden. En dat is ook gelijk wat onze tool uniek maakt. Doorgaans worden deze berekeningen strikt gescheiden uitgevoerd, wat kan leiden tot minder consistente resultaten. Het doel van onze tool is om de hydro structural analyses effciënter uit te voeren, zodat er in ontwerpen accurater kan worden omgegaan met specifieke weerscondities op zee. Ik heb bij Nevesbu inmiddels ook aan verschillende projecten mogen meewerken, maar hydrodynamica is wel echt waar mijn hart ligt. Ik hou ook echt van schepen die werken op zee. En dat maakte het voor mij nóg leuker om te mogen meewerken aan het verkennen van de mogelijkheden van drijvende transformator- en convertorplatformen.”