WindFloat Atlantic består av tre vindkraftverk på 8,4 MW som installerats cirka 20 kilometer utanför kusten i Viana do Castelo, Portugal. Även om dess storlek är blygsam jämfört med andra havsbaserade vindkraftparker i drift, är det som gör projektet speciellt dess flytande plattformar. Konstruktionen gör det möjligt att bygga vindkraftverk i tidigare otillgängliga vatten med djup på mer än 100 meter.
Offshore vindkraftparker är ingen nyhet. Den första havsbaserade vindkraftparken, känd som Vindeby, byggdes 1991 i sydöstra Danmark nära Lolland. Det var ett demonstrationsprojekt för att visa om det var möjligt att generera vindkraft till havs. Spoiler alert: det är möjligt.
Vindebyparken hade 11 vindturbiner med en total kapacitet på 5 MW och byggdes i vatten från 2 meter (m) till 5 m djup. Vindeby fungerade framgångsrikt i mer än 25 år innan det monterades ned helt och hållet 2017. Trots sin ringa storlek banade Vindeby vindkraftpark väg för utvecklingen av havsbaserad vindkraft. I slutet av 2019 hade 29,1 GW havsbaserad vindkraftskapacitet installerats i världen, enligt Global Wind Energy Council. Internationella byrån för förnybar energi har förutspått att kapaciteten för havsbaserad vindkraft kommer att nå 228 GW år 2030 och närma sig 1 000 GW år 2050.
Vindkraftverk har kommit långt sedan Vindeby togs i drift. Den 19 maj lanserade Siemens Gamesa Renewable Energy (SGRE) en 14 MW havsbaserad direktdriven turbin med en 222 meter lång rotor. Företaget hävdar att effekten för denna turbin kan nå upp till 15 MW med hjälp av SGRE:s Power Boost-funktion. Andra leverantörer av vindkraftverk ligger inte långt efter. GE Renewable Energy började i november förra året generera el från en Haliade-X-prototyp på 12 MW vid en anläggning i Rotterdam i Nederländerna. MHI Vestas Offshore Wind, ett samriskföretag mellan Vestas Wind Systems A/S (50 %) och Mitsubishi Heavy Industries (50 %), hävdar att dess V164-10,0 MW-enhet var världens första kommersiella havsbaserade vindkraftverk med tvåsiffrig effekt.
Vindkraftverk på land erbjuder flera fördelar jämfört med landbaserade konstruktioner. Den främsta av dem är att vindresurserna till havs är rikligare, starkare och blåser mer konsekvent än landbaserade vindresurser. Många havsbaserade vindkraftverk kan inte ses från land, så människor som anser att vindkraftverk är en synvilla är mindre benägna att motsätta sig installationen av dem. Dessutom tar vindkraftverk till havs inte mark i anspråk som annars skulle kunna användas för jordbruk eller andra ändamål. Marina ekosystem kan till och med gynnas av konstruktionerna, eftersom de skyddar havslivet genom att begränsa tillträdet till vissa vatten och öka antalet konstgjorda livsmiljöer.
Fasta havsbaserade vindkraftverk till havs installeras inte rutinmässigt i vatten som är djupare än cirka 50 meter, men det är inte längre någon större stötesten för framtida utveckling. Nya flytande konstruktioner har förändrat landskapet (eller kanske havslandskapet är en bättre term) och öppnat en helt ny värld av möjligheter för branschen.
WindFloat Atlantic tas i bruk
Den 27 juli tog Windplus – ett konsortium bestående av EDP Renewables (54,4 %), Engie (25 %), Repsol (19,4 %) och Principle Power Inc. (1,2 %) – meddelade att WindFloat Atlantic var i full drift och levererade ren energi till Portugals elnät. WindFloat Atlantic består av tre MHI Vestas-vindkraftverk på 8,4 MW med en total kapacitet på cirka 25 MW. Turbinerna är världens största som någonsin installerats på en flytande plattform. För att erkänna denna banbrytande (eller kanske vattenbrytande är en bättre term) prestation har POWER tilldelat projektet en Top Plant-utmärkelse i kategorin förnybara energikällor och gratulerar alla parter som är involverade i det framgångsrika slutförandet till ett väl utfört arbete.
EDP Renewables sade att WindFloat Atlantic-projektet byggde vidare på framgången med WindFloat1-prototypen, som var i drift mellan 2011 och 2016. Prototypen på 2 MW genererade framgångsrikt energi utan avbrott i fem år, enligt företaget, och överlevde extrema väderförhållanden helt oskadd, inklusive vågor på upp till 17 meter och vindar så höga som 60 knop.
En av de tre WindFloat Atlantic-plattformarna byggdes på skeppsvarven i Avilés och Ferrol i Spanien (figur 1), medan de andra två tillverkades på skeppsvarven i Setúbal i Portugal. Plattformarna har en höjd på 30 m och ett avstånd mellan pelarna på 50 m. Torrdocksmonteringen gav betydande logistiska och ekonomiska besparingar, enligt EDP Renewables. När plattformarna var monterade bogserades de till sina permanenta förtöjningsplatser med hjälp av vanliga bogserbåtar.
1. Den första WindFloat Atlantic-plattformen lastades ut vid Navantias anläggningar i Fene, Spanien. Den flytande plattformen, som utformats av Principle Powers ingenjörsteam, är en stor bedrift för havsbaserad vindkraftsindustri. Med vänlig hälsning: Principle Power Inc.
WindFloats förtöjningsteknik gör att plattformarna kan installeras i vatten som är mer än 100 meter djupa, och dess utformning ger stabilitet vid ogynnsamma väder- och sjöförhållanden, vilket prototypen bevisade. Den revolutionerande konstruktionen kommer att möjliggöra ett mycket större utnyttjande av de enorma vindresurserna till havs. Konsortiet förväntar sig att den framgångsrika installationen och driftsättningen av WindFloat Atlantic kommer att bli en språngbräda för framtida utveckling av havsbaserad vindkraft. Gruppen tror att modellen kan kopieras i andra områden där ogynnsamma förhållanden på havsbotten eller betydande vattendjup innebär att traditionell bottenfast havsbaserad vindkraftteknik inte är ett alternativ.
EDP Renewables sade att projektet hade rikligt stöd från offentliga och privata institutioner, vilket var en stor anledning till att flera ledande företag bestämde sig för att delta i initiativet. Portugals regering, Europeiska kommissionen och Europeiska investeringsbanken hjälpte alla till genom att ge ekonomiskt stöd till det första projektet i sitt slag. Andra företag som deltog i satsningen var bland annat det gemensamma företaget Navantia/Windar, A. Silva Matos Group, Vryhof, Bourbon Subsea Services, MHI Vestas och leverantören av dynamiska kablar JDR Cables.
Byggnationen inleddes i oktober 2018. En av de viktigaste milstolparna i projektet var att den första flytande strukturen avgick från sin monteringsplats i Ferrol i slutet av sommaren 2019. Den andra plattformen lämnade hamnen i december 2019. I maj 2020 lämnade den sista av de tre förmonterade vindkraftverksplattformar som ingår i projektet Ferrols hamn på väg mot sin slutdestination 20 km utanför Portugals kust. WindFloat Atlantic togs i full drift i juli 2020.
Installation av WindFloat Atlantic
Vryhof ansvarade för att leverera det kompletta förtöjningspaketet. ”Det inkluderar projektledningstjänster, kontroll av leveranskedjan och gränssnitt mellan certifieringsmyndigheterna”, förklarade Senol Ozmutlu, projektdirektör på Vryhof, i den första videon i en fyrdelad serie om installationen.
”Det är ett utmanande projekt eftersom det inte finns något annat projekt i sig som vi kan hänvisa till”, sade han. ”Men teamet bakom det här projektet är mycket lösningsorienterat och dessutom extremt kompetent.”
Bourbon ansvarade för upphandling och installation av förtöjningsutrustningen och installationen av elkabeln på det flytande vindkraftverket. I del II av videoserien säger Hélène Butat, Bourbons driftschef, att ”det är mitt jobb att få alla att hålla näsan i samma riktning.”
Butat förklarar att eftersom projektet var det första i sitt slag måste nya rutiner skapas för uppgiften. ”Det är en verklig fördel att ha ett bra team. Människor som man kan lita på. Människor som man känner till deras kompetens. Man vet vad de är bra på. Det är viktigt.”
Inom att tillhandahålla sin patenterade tekniklösning WindFloat ansvarade Principle Power för den fullständiga konstruktionen och certifieringen av plattformen. Företaget stödde aktivt tillverkning, installation och driftsättning av de tre enheterna och kommer att ansvara för drift och underhåll av vindkraftparken.
”Den stora fördelen med vår flytande teknik är att vi kan använda tekniker på land för att installera vindturbiner, och senare kan vi installera uppsättningen till havs med flytkroppen och turbinen redo att snurra”, säger Tiago Godinho, driftschef på Principle Power, i den tredje videon.
Covid-19-pandemin orsakade en del utmaningar under installationens sista faser, men teamet övervann hindret. I det fjärde avsnittet av videoserien sade Butat: ”All personal var tvungen att stanna i karantän i sju dagar innan alla kunde gå ombord på fartyget”. När de väl var ombord uppges ytterligare säkerhetsåtgärder ha vidtagits för att skydda personalen.
Butat sade att det var många gränssnittsmöten mellan Bourbon, Principle Power och Vryhof för att utveckla den bästa processen för att installera utrustningen. ”Det är lite komplicerat, eftersom det handlar om synkronisering av flera fartyg samt undervattensoperationer”, sade hon.
”Att vara först ut innebär naturligtvis en risk”, sade Jose Pinheiro, projektledare för WindFloat Atlantic på EDP Renewables. ”Det här är ett innovativt projekt, så i den bemärkelsen fanns det alltid inneboende risker med att installera den här vindkraftparken.”
Men allt gick ihop i slutändan. ”Att se de gula delarna, kolonnerna, balkarna och sedan vindtornet som snurrar – det är underbart”, sade Godinho.
” Den viktigaste fördelen var den monteringsteknik som användes: monteringen i torrdocka gav betydande logistiska och ekonomiska besparingar, och plattformarna bogserades med hjälp av vanliga bogserbåtar”, sade Pinheiro till POWER. ”Den här teknikens framtida potential för många platser i världen – till att börja med nästan hela Iberiska halvön – är enorm.”
”Från tre flytande plattformar har vi 25 MW. För tio år sedan skulle ingen tro att detta kan hända”, sade Ozmutlu. ”Det här projektet är definitivt en spelförändring.” ■
-Aaron Larson är POWER:s chefredaktör.