WindFloat Atlantic bestaat uit drie windturbines van 8,4 MW die ongeveer 20 kilometer voor de kust van Viana do Castelo, Portugal, zijn geïnstalleerd. Hoewel de omvang bescheiden is in vergelijking met andere in bedrijf zijnde offshore-windmolenparken, zijn de drijvende platforms het bijzondere kenmerk van het project. Het ontwerp maakt het mogelijk windturbines te bouwen in voorheen ontoegankelijke wateren met dieptes van meer dan 100 meter.
Offshore windparken zijn niet nieuw. Het eerste offshore windmolenpark, bekend onder de naam Vindeby, werd in 1991 gebouwd in het zuidoosten van Denemarken in de buurt van Lolland. Het was een demonstratieproject om te bewijzen of het mogelijk was om offshore windenergie op te wekken. Spoiler alert: het is mogelijk.
Het Vindeby-park had 11 windturbines met een totaal vermogen van 5 MW en werd gebouwd in water van 2 meter (m) tot 5 m diep. Vindeby heeft meer dan 25 jaar met succes gefunctioneerd voordat het in 2017 volledig werd ontmanteld. Ondanks zijn kleine omvang heeft het Vindeby-windmolenpark de weg geëffend voor de ontwikkeling van offshore-windenergie. Tegen eind 2019 was er wereldwijd 29,1 GW aan offshore windcapaciteit geïnstalleerd, volgens de Global Wind Energy Council. Het International Renewable Energy Agency heeft voorspeld dat de offshore windcapaciteit tegen 2030 228 GW zal bereiken, en tegen 2050 in de buurt van 1.000 GW zal liggen.
Windturbines hebben een lange weg afgelegd sinds Vindeby in gebruik werd genomen. Op 19 mei lanceerde Siemens Gamesa Renewable Energy (SGRE) een offshore direct-drive turbine van 14 MW met een rotor van 222 meter. Het bedrijf beweert dat de output van die turbine kan oplopen tot 15 MW, met gebruikmaking van SGRE’s Power Boost-functie. Andere leveranciers van windturbines liggen niet ver achter. GE Renewable Energy is afgelopen november begonnen met het opwekken van stroom met een Haliade-X-prototype van 12 MW op een locatie in Rotterdam, Nederland. MHI Vestas Offshore Wind, een joint venture tussen Vestas Wind Systems A/S (50%) en Mitsubishi Heavy Industries (50%), beweert dat zijn V164-10.0 MW de eerste commerciële offshore-windturbine met dubbele cijfers ter wereld is.
Offshore-windenergie biedt verschillende voordelen ten opzichte van ontwerpen op het land. De belangrijkste daarvan zijn dat de windbronnen op zee overvloediger, sterker en constanter zijn dan de windbronnen op het land. Veel offshore-windturbines zijn niet zichtbaar vanaf het land, zodat mensen die windturbines een doorn in het oog vinden, minder snel bezwaar zullen maken tegen de installatie ervan. Bovendien leggen offshore turbines geen land vast dat anders voor landbouw of andere doeleinden zou kunnen worden gebruikt. Mariene ecosystemen kunnen zelfs baat hebben bij de constructies, aangezien ze het leven in zee beschermen door de toegang tot bepaalde wateren te beperken en kunstmatige habitats te vergroten.
Zee-windturbines met een vaste fundering worden niet routinematig geïnstalleerd in wateren dieper dan ongeveer 50 m, maar dat is niet langer een groot struikelblok voor toekomstige ontwikkeling. Nieuwe drijvende ontwerpen hebben het landschap (of misschien is zeegezicht een betere term) veranderd en een geheel nieuwe wereld van mogelijkheden voor de industrie geopend.
WindFloat Atlantic Commissioned
Op 27 juli heeft Windplus – een consortium van EDP Renewables (54,4%), Engie (25%), Repsol (19,4%), en Principle Power Inc. (1,2%)-aangekondigd dat WindFloat Atlantic volledig operationeel is en schone energie levert aan het Portugese elektriciteitsnet. WindFloat Atlantic bestaat uit drie 8,4 MW MHI Vestas-windturbines met een totale capaciteit van ongeveer 25 MW. De turbines zijn ’s werelds grootste ooit op een drijvend platform geïnstalleerd. Als erkenning voor deze baanbrekende (of misschien is water-breken een betere term) prestatie heeft POWER het project een Top Plant award toegekend in de categorie Renewables en feliciteert alle partijen die betrokken waren bij de succesvolle voltooiing ervan met een goed uitgevoerde klus.
EDP Renewables zei dat het WindFloat Atlantic-project voortbouwde op het succes van het WindFloat1-prototype, dat tussen 2011 en 2016 in bedrijf was. Het 2-MW prototype heeft volgens het bedrijf vijf jaar lang met succes ononderbroken energie opgewekt en overleefde extreme weersomstandigheden volledig ongeschonden, waaronder golven tot 17 m en windstoten tot 60 knopen.
Een van de drie WindFloat Atlantic-platforms is gebouwd op de scheepswerven van Avilés en Ferrol in Spanje (figuur 1), terwijl de andere twee zijn vervaardigd op de scheepswerven van Setúbal in Portugal. De platforms hebben een hoogte van 30 m en een afstand tussen de kolommen van 50 m. De droogdokmontage leverde aanzienlijke logistieke en financiële besparingen op, aldus EDP Renewables. Na de assemblage werden de platforms naar hun vaste aanmeerplaatsen gesleept met standaard sleepboten.
1. Het eerste WindFloat Atlantic platform werd geladen in de faciliteiten van Navantia in Fene, Spanje. Het drijvende platform, ontworpen door het engineeringteam van Principle Power, is een belangrijke verwezenlijking voor de offshore windindustrie. Met dank aan: Principle Power Inc.
Met de aanmeertechnologie van WindFloat kunnen de platforms worden geïnstalleerd in water van meer dan 100 m diep, en het ontwerp biedt stabiliteit in ongunstige weers- en zeeomstandigheden, zoals het prototype heeft bewezen. Het revolutionaire ontwerp zal een veel betere benutting van de enorme offshore windreserves mogelijk maken. Het consortium verwacht dat de succesvolle installatie en inbedrijfstelling van WindFloat Atlantic een springplank zal zijn voor toekomstige offshore windontwikkeling. De groep is van mening dat het model kan worden toegepast in andere gebieden waar door ongunstige omstandigheden van de zeebodem of grote waterdiepten traditionele, aan de bodem gefixeerde offshore-windtechnologie geen optie is.
EDP Renewables zei dat het project overvloedig werd gesteund door openbare en particuliere instellingen, wat een belangrijke reden was waarom verscheidene toonaangevende bedrijven besloten deel te nemen aan het initiatief. De regering van Portugal, de Europese Commissie en de Europese Investeringsbank hebben alle geholpen door financiële steun te verlenen voor dit unieke project. Andere bedrijven die bij de onderneming betrokken waren, waren onder meer de joint venture tussen Navantia/Windar, de A. Silva Matos Group, Vryhof, Bourbon Subsea Services, MHI Vestas, en dynamische kabelleverancier JDR Cables.
De bouw begon in oktober 2018. Een van de belangrijkste projectmijlpalen was het vertrek van de eerste drijvende structuur van zijn montagepunt in Ferrol in de late zomer van 2019. Het tweede platform verliet de haven in december 2019. In mei 2020 verliet het laatste van de drie voorgemonteerde windturbineplatforms waaruit het project bestaat de haven van Ferrol, op weg naar zijn eindbestemming 20 km voor de kust van Portugal. WindFloat Atlantic werd volledig operationeel in juli 2020.
Installatie WindFloat Atlantic
Vryhof was verantwoordelijk voor het leveren van het complete aanmeerpakket. “Dat omvat project management diensten, het controleren van de supply chain, en interfacing tussen de certificeringsautoriteiten,” Senol Ozmutlu, directeur projecten bij Vryhof, legde uit in de eerste video van een vierdelige serie over de installatie.
“Het is een uitdagend project omdat er geen ander project als zodanig is waar we naar zouden kunnen verwijzen,” zei hij. “Maar het team achter dit project is zeer oplossingsgericht en ook uiterst competent.”
Bourbon was verantwoordelijk voor de inkoop en installatie van de afmeerapparatuur, en de installatie van de elektrische kabel op de drijvende windturbine. In deel II van de videoreeks zei Hélène Butat, operationeel manager van Bourbon: “Het is mijn taak om iedereen met de neus in dezelfde richting te krijgen.”
Butat legde uit dat er nieuwe procedures moesten worden ontwikkeld voor dit project, omdat het de eerste in zijn soort was. “Het is een groot voordeel om een goed team te hebben. Mensen die je kunt vertrouwen. Mensen waarvan je hun bekwaamheid kent. Je weet waar ze goed in zijn. Dat is essentieel.”
Naast het leveren van zijn gepatenteerde WindFloat-technologieoplossing, was Principle Power verantwoordelijk voor de volledige engineering en certificering van het platform. Het ondersteunde actief de fabricage, installatie en inbedrijfstelling van de drie eenheden, en zal verantwoordelijk zijn voor de exploitatie en het onderhoud van het windpark.
“Het grote voordeel van onze drijvende technologie is dat we onshore technieken kunnen gebruiken om windturbines te installeren, en dan later de set offshore kunnen installeren met de drijver en de turbine klaar om te draaien,” zei Tiago Godinho, operationeel manager bij Principle Power, in de derde video.
De COVID-19 pandemie zorgde voor enkele uitdagingen tijdens de laatste fasen van de installatie, maar het team overwon het obstakel. In de vierde aflevering van de videoserie zei Butat: “Al het personeel moest zeven dagen in quarantaine blijven voordat iedereen aan boord kon.” Eenmaal aan boord werden naar verluidt extra veiligheidsmaatregelen getroffen om het personeel te beschermen.
Butat zei dat er veel interfacevergaderingen waren tussen Bourbon, Principle Power en Vryhof om het beste proces te ontwikkelen voor het installeren van de apparatuur. “Het is een beetje complex, omdat het gaat om de synchronisatie van verschillende schepen, evenals onderzeese operaties,” zei ze.
“Als eerste bewegers, is er natuurlijk een risico,” zei Jose Pinheiro, WindFloat Atlantic projectdirecteur voor EDP Renewables. “Dit is een innovatief project, dus in die zin waren er altijd inherente risico’s aan de inzet van dit windpark.”
Maar uiteindelijk kwam alles voor elkaar. “Om de gele stukken te zien, de kolommen, de balken, en dan de windtoren die draait – dit is prachtig,” zei Godinho.
Het belangrijkste voordeel was de gebruikte assemblagetechnologie: droogdokassemblage leverde aanzienlijke logistieke en financiële besparingen op, en de platforms werden gesleept met behulp van standaard sleepboten,” vertelde Pinheiro aan POWER. “Het toekomstig potentieel van deze technologie voor veel plaatsen in de wereld – te beginnen met bijna het hele Iberisch schiereiland – is enorm.”
“Met drie drijvende platforms hebben we 25 MW. Tien jaar geleden zou niemand geloven dat dit mogelijk was,” zei Ozmutlu. “Dit project is absoluut een game-changer.” ■
-Aaron Larson is uitvoerend redacteur van POWER.