WindFloat Atlantic składa się z trzech turbin wiatrowych o mocy 8,4 MW zainstalowanych około 20 kilometrów od wybrzeża Viana do Castelo w Portugalii. Chociaż jej rozmiar jest skromny w porównaniu z innymi działającymi morskimi farmami wiatrowymi, tym, co wyróżnia ten projekt są pływające platformy. Konstrukcja ta umożliwia budowę turbin wiatrowych w niedostępnych wcześniej wodach o głębokości ponad 100 metrów.
Morskie farmy wiatrowe nie są czymś nowym. Pierwsza morska farma wiatrowa, znana jako Vindeby, została zbudowana w 1991 roku w południowo-wschodniej Danii w pobliżu Lolland. Był to projekt demonstracyjny, który miał udowodnić, czy możliwe jest generowanie energii wiatrowej na morzu. Uwaga spoiler: jest to możliwe.
Farma Vindeby miała 11 turbin wiatrowych o łącznej mocy 5 MW i została zbudowana w wodzie o głębokości od 2 metrów (m) do 5 metrów. Vindeby działał z powodzeniem przez ponad 25 lat, zanim został całkowicie zdemontowany w 2017 roku. Pomimo niewielkich rozmiarów, farma wiatrowa Vindeby utorowała drogę dla rozwoju morskiej energetyki wiatrowej. Do końca 2019 roku na całym świecie zainstalowano 29,1 GW mocy w morskiej energetyce wiatrowej, jak podaje Global Wind Energy Council. Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej przewidziała, że moc morskiej energetyki wiatrowej osiągnie 228 GW do 2030 r., a do 2050 r. będzie bliska 1000 GW.
Turbiny wiatrowe przeszły długą drogę od czasu oddania Vindeby do użytku. W dniu 19 maja, Siemens Gamesa Renewable Energy (SGRE) uruchomił 14-MW morskiej turbiny z napędem bezpośrednim z 222-metrowym wirnikiem. Firma twierdzi, że moc tej turbiny może osiągnąć nawet 15 MW, przy wykorzystaniu funkcji Power Boost firmy SGRE. Inni dostawcy turbin wiatrowych nie pozostają daleko w tyle. GE Renewable Energy rozpoczęło wytwarzanie energii z prototypu Haliade-X o mocy 12 MW w Rotterdamie, w Holandii, w listopadzie ubiegłego roku. MHI Vestas Offshore Wind, spółka joint venture pomiędzy Vestas Wind Systems A/S (50%) i Mitsubishi Heavy Industries (50%), twierdzi, że jej jednostka V164-10.0 MW była pierwszą na świecie komercyjną, dwucyfrową morską turbiną wiatrową.
Morski wiatr oferuje kilka zalet w porównaniu z konstrukcjami lądowymi. Główną z nich jest to, że morskie zasoby wiatrowe są bardziej obfite, silniejsze i wieją bardziej konsekwentnie niż lądowe zasoby wiatrowe. Wiele turbin wiatrowych na morzu nie jest widocznych z lądu, więc ludzie, którzy uważają, że turbiny wiatrowe przyciągają wzrok, są mniej skłonni do sprzeciwu wobec ich instalacji. Ponadto, morskie turbiny nie wiążą gruntów, które w przeciwnym razie mogłyby być wykorzystane do celów rolniczych lub innych. Morskie ekosystemy mogą nawet skorzystać z tych konstrukcji, ponieważ chronią one życie morskie poprzez ograniczenie dostępu do niektórych wód i zwiększenie liczby sztucznych siedlisk.
Morskie turbiny wiatrowe o stałej podstawie nie są rutynowo instalowane w wodach głębszych niż około 50 m, ale nie jest to już główną przeszkodą dla przyszłego rozwoju. Nowe pływające konstrukcje zmieniły krajobraz (lub może krajobraz morski jest lepszym określeniem) i otworzyły zupełnie nowy świat możliwości dla branży.
WindFloat Atlantic Commissioned
27 lipca Windplus – konsorcjum firm EDP Renewables (54,4%), Engie (25%), Repsol (19,4%) i Principle Power Inc. (1,2%) – ogłosiło, że WindFloat Atlantic jest w pełni operacyjny i dostarcza czystą energię do portugalskiej sieci elektrycznej. WindFloat Atlantic składa się z trzech turbin wiatrowych MHI Vestas o mocy 8,4 MW, których łączna moc wynosi około 25 MW. Turbiny te są największymi na świecie, jakie kiedykolwiek zainstalowano na pływającej platformie. W uznaniu tego przełomowego (lub być może łamanie wody jest lepszym określeniem) osiągnięcia, POWER przyznał projektowi nagrodę Top Plant w kategorii Renewables i gratuluje wszystkim stronom zaangażowanym w jego pomyślne ukończenie dobrze wykonanej pracy.
EDP Renewables powiedział, że projekt WindFloat Atlantic opierał się na sukcesie prototypu WindFloat1, który działał w latach 2011-2016. Prototyp o mocy 2 MW z powodzeniem generował energię nieprzerwanie przez pięć lat, według firmy, przetrwał ekstremalne warunki pogodowe całkowicie bez szwanku, w tym fale o wysokości do 17 m i wiatry o sile nawet 60 węzłów.
Jedna z trzech platform WindFloat Atlantic została zbudowana w stoczniach Avilés i Ferrol w Hiszpanii (rysunek 1), podczas gdy pozostałe dwie zostały wyprodukowane w stoczni Setúbal w Portugalii. Platformy mają wysokość 30 m i odległość między kolumnami 50 m. Montaż w suchym doku zapewnił znaczne oszczędności logistyczne i finansowe, jak twierdzi EDP Renewables. Po zmontowaniu, platformy zostały przeholowane do stałych miejsc cumowania przy użyciu standardowych holowników.
1. Pierwsza platforma WindFloat Atlantic została załadowana w zakładach Navantia w Fene, Hiszpania. Platforma pływająca, zaprojektowana przez zespół inżynierów firmy Principle Power, jest dużym osiągnięciem dla branży morskiej energetyki wiatrowej. Dzięki uprzejmości: Principle Power Inc.
Technologia cumowania WindFloat pozwala na instalację platform w wodzie o głębokości ponad 100 m, a jej konstrukcja zapewnia stabilność w niekorzystnych warunkach pogodowych i morskich, co udowodnił prototyp. Rewolucyjna konstrukcja pozwoli na znacznie większe wykorzystanie ogromnych zasobów morskiej energetyki wiatrowej. Konsorcjum oczekuje, że udana instalacja i uruchomienie WindFloat Atlantic będzie trampoliną dla przyszłego rozwoju morskiej energetyki wiatrowej. Grupa wierzy, że model ten jest możliwy do powielenia w innych obszarach, gdzie niekorzystne warunki dna morskiego lub znaczna głębokość wody oznaczają, że tradycyjna technologia morskiej energetyki wiatrowej zamocowanej na dnie nie jest rozwiązaniem.
EDP Renewables powiedział, że projekt miał bogate wsparcie ze strony instytucji publicznych i prywatnych, co było dużym powodem, dla którego kilka wiodących firm zdecydowało się wziąć udział w tej inicjatywie. Rząd Portugalii, Komisja Europejska oraz Europejski Bank Inwestycyjny pomogły poprzez zapewnienie wsparcia finansowego dla tego pierwszego w swoim rodzaju projektu. Inne firmy zaangażowane w przedsięwzięcie obejmowały spółkę joint venture między Navantia/Windar, A. Silva Matos Group, Vryhof, Bourbon Subsea Services, MHI Vestas i dostawcę dynamicznych kabli JDR Cables.
Budowa rozpoczęła się w październiku 2018 roku. Jednym z głównych kamieni milowych projektu było opuszczenie pierwszej struktury pływającej z jej punktu montażowego w Ferrol pod koniec lata 2019 roku. Druga platforma opuściła port w grudniu 2019 roku. W maju 2020 r. ostatnia z trzech wstępnie zmontowanych platform turbin wiatrowych składających się na projekt opuściła port w Ferrol, kierując się do miejsca docelowego 20 km od wybrzeża Portugalii. WindFloat Atlantic stał się w pełni operacyjny w lipcu 2020 r.
Instalacja WindFloat Atlantic
Vryhof był odpowiedzialny za dostarczenie kompletnego pakietu cumowniczego. „Obejmuje to usługi zarządzania projektem, kontrolę łańcucha dostaw oraz współpracę z organami certyfikującymi” – wyjaśnił Senol Ozmutlu, dyrektor ds. projektów w Vryhof, w pierwszym filmie z czteroczęściowej serii poświęconej instalacji.
„To wymagający projekt, ponieważ nie ma innego projektu jako takiego, do którego moglibyśmy się odnieść” – powiedział. „Ale zespół stojący za tym projektem jest bardzo zorientowany na rozwiązania, a także niezwykle kompetentny.”
Bourbon był odpowiedzialny za zaopatrzenie i instalację sprzętu cumowniczego oraz instalację kabla elektrycznego na pływającej turbinie wiatrowej. W części II serii wideo Hélène Butat, kierownik operacyjny w firmie Bourbon, powiedziała: „Moim zadaniem jest skierowanie wszystkich w tym samym kierunku.”
Butat wyjaśniła, że ponieważ projekt był pierwszy w swoim rodzaju, należało stworzyć nowe procedury dla tego zadania. „Prawdziwą zaletą jest posiadanie dobrego zespołu. Ludzi, którym można zaufać. Ludzi, których kompetencje znasz. Wiesz, w czym są dobrzy. To podstawa.”
Oprócz dostarczenia swojego opatentowanego rozwiązania technologicznego WindFloat, firma Principle Power była odpowiedzialna za pełną inżynierię i certyfikację platformy. Aktywnie wspierała produkcję, instalację i uruchomienie trzech jednostek, a także będzie odpowiedzialna za eksploatację i konserwację farmy wiatrowej.
„Dużą zaletą naszej pływającej technologii jest to, że możemy wykorzystać techniki lądowe do instalacji turbin wiatrowych, a następnie, później, możemy zainstalować zestaw na morzu z pływakiem i turbiną gotową do pracy”, powiedział Tiago Godinho, kierownik operacyjny z Principle Power, w trzecim odcinku wideo.
Pandemia COVID-19 spowodowała pewne wyzwania podczas końcowych faz instalacji, ale zespół pokonał tę przeszkodę. W czwartym odcinku serii wideo, Butat powiedział: „Cały personel musiał pozostać w kwarantannie przez siedem dni, zanim wszyscy mogli dołączyć do statku.” Po wejściu na pokład, dodatkowe środki bezpieczeństwa zostały podobno wprowadzone w celu ochrony personelu.
Butat powiedział, że było wiele spotkań interfejsu między Bourbon, Principle Power i Vryhof, aby opracować najlepszy proces instalacji sprzętu. „Jest to trochę skomplikowane, ponieważ chodzi o synchronizację kilku statków, a także operacje podmorskie” – powiedziała. Jose Pinheiro, dyrektor projektu WindFloat Atlantic w EDP Renewables, powiedział: „To innowacyjny projekt, więc nie ma mowy o ryzyku. „Jest to projekt innowacyjny, więc w tym sensie zawsze istniało ryzyko związane z wdrożeniem tej farmy wiatrowej.”
Ale w końcu wszystko się udało. „Widzieć żółte elementy, kolumny, belki, a potem obracającą się wieżę wiatrową – to jest wspaniałe” – powiedział Godinho.
Kluczową zaletą była zastosowana technologia montażu: montaż w suchym doku zapewnił znaczne oszczędności logistyczne i finansowe, a platformy były holowane przy użyciu standardowych holowników” – powiedział Pinheiro w rozmowie z POWER. „Przyszły potencjał tej technologii dla wielu miejsc na świecie – począwszy od prawie całego Półwyspu Iberyjskiego – jest ogromny.”
„Z trzech pływających platform mamy 25 MW. Dziesięć lat temu nikt nie uwierzyłby, że to może się zdarzyć” – powiedział Ozmutlu. „Ten projekt to zdecydowanie game-changer”. ■
-Aaron Larson jest redaktorem wykonawczym POWER’a.
.