Denne vindturbinen kan ha løst to problemer som gjør flytende havvind så dyrt

I vinter har turbinmodellen OO-Star Wind Floater gjennomgått tester i havlaboratoriet hos SINTEF Ocean etter en syv års utvikling.

Modellen ble testet i normale strøm-, bølge- og vindforhold med tanke på værsituasjonen utenfor Maine i USA og en dybde på 130 meter.

– Men vi fikk også testet den i skikkelig ekstremvær, tilnærmet 10.000-årsforhold, forteller Trond Landbø hos Dr. techn. Olav Olsen.

18 meter i sekundet

Som man kan se i videoen over simulerer man energiproduksjon med en vindstyrke på 18 meter i sekundet.

– Dette er en veldig unormal produksjons-case da det normalt i en slik storm blåser så kraftig at turbinen er parkert med bladene vendt med vinden slik at vindlasten er vesentlig mindre enn det som er simulert her, sier Landbø.

OO-Star Wind Floater er en av fire konsepter valgt ut til å delta i EU prosjektet LIFES50+ der man skal identifisere og utvikle kostnadseffektiv teknologi for flytende vindturbin-strukturer for dybder over 50 meter.

50+-prosjektet ledes av SINTEF og har et budsjett på 7,3 millioner kroner.

• Skal sette av ett til to områder for flytende havvind: Bare ett av de anbefalte områdene er velgenet

Ekte bølger og simulert vind

Som en del av prosjektet har de utviklet en helt ny metode for modelltesting av havvindmøller hos Marintek.

– Utfordringen var å teste både bølger og vind. I steden for å installere en vindtunnel i tillegg, så har vi valgt å kjøre en kombinert test med ekte bølger og simulert vind, forteller prosjektleder ved Marintek, Maxime Thys.

Denne hybride test-metoden, Real-Time Hybrid Model (REATHM), er en del av prosjektet med å forenkle og effektivisere prosessen med å utvikle den nye havvindteknologien.

OO-Star begynte som et annet prosjekt, HIPRWIND, allerede i 2010. Det hadde som mål om å utvikle en 1,5 megawatts flytende turbin.

I 2015 skrotet NTNU prosjektet som skulle flyte i havet utenfor Bjugn.

– Da var konseptet «en stålsemi» bygget opp av rør og sylindre koblet sammen i knutepunkter, fagverk, og vi fant at det fungerte godt når det var riktig tunet mot bevegelsene. Men selv om det gikk fint for små turbiner, ville det med større turbiner bli en stor utfordring med utmatting i konstruksjonen, forteller Landbø.

Og i likhet med andre så de også at turbinene bare ville bli større.

• Testmuligheter er svært viktig for at flytende havvinds skal løses: Disse 11 problemene må løses om flytende havvind skal lykkes.

Vannfylte pontonger

– Vi utviklet et skrog i betong som løser utfordringene vi så på best mulig måte. Vi laget en plate-/skall-konstruksjon som egner seg for betongbygging. Vi laget en optimal tre-armet pongtong som sørger for stort flytevolum og minimum flytedraft i tidligfaser.

Dette er viktig for sjøsetting og sammenstilling ved kai. Sjøsetting og sammenstilling er en av de svært kostnadsdrivende elementene ved flytende havvind i dag.

– Samtidig så sørger de for demping og tilleggsmasse, og dermed gunstige bevegelser i operasjon, når pongtonger fylles med vann og man synker ned på operasjonsdypgang. Det at pongtonger er vannfylt gjør at de ikke trenger å motstå store vanntrykkslaster i operasjon. Dermed kan de konsentrere seg fullt og helt om å stå imot laster fra bølger og vind.

Noe modellen nå har bevist at den gjør.

• Les også: Slik blir Norges største vindpark

– Egne midler, forskningsrådet og EU

– De tre hjørnesøyler sørger for stabilitet. Og sentertårnet støtter turbinen og fører turbinkrefter fortest mulig ned til den robuste pongtongen. At tårnet er plassert sentrisk gir symmetri, noe som er gunstig for turbinens bevegelser. I tillegg får man fortest mulig distribuert kreftene til alle tre pongtonger i et klart og oversiktlig lastbilde, sier Landbø.

I 2012 fikk de støtte fra forskningsrådet til å utvikle den til en seks megawatts turbin. Og det var bakgrunnen for at de nå ble plukket ut til å videreutvikle det til en 10 megawatts turbin.

– I sum er det da egne midler samt støtte fra NFR og EU som har bragt oss dit vi er i dag.

Men veien videre mot en faktisk turbin er fortsatt svært lang. Det neste naturlige skrittet er en fullskala demonstrasjonsmodell.

Hos Dr. techn Olav Olsen synes de derfor at Stortinget og regjeringens signaler om at det skal tilrettelegges for ett til to områder for flytende havvind på norsk sokkel er svært spennnende.

– Olav Olsen er et middels stort ingeniørfirma. Vi er helt avhengig av større samarbeidspartnere for å kunne løfte et demo-prosjekt, påpeker Landbø.

De trenger:

• En lokasjon som ligger til rette for en demo, med en infrastruktur.
• Noen som kan drifte turbinen og som kan nyttiggjøre seg strømmen.
• En turbinleverandør som ønsker å teste sin turbin
• En bygger som kan bygge flyteren, sammenstille tårn og turbin, og installere den komplette flytende turbin samt forankring og kabel.

Økonomisk støtte

Ikke minst trenger prosjektet finansiell støtte, slik regjeringen peker på at Enova skal kunne bidra med.

For Statoils Hywind, gikk det fire år fra modelltesten i 2005 til monteringen av rotorbladene på Hywind demo startet den 13. mai 2009 og enda åtte år til fram til demoparken Hywind Skottland fikk prøve seg mot Ophelia 17. oktober 2017.

– Forhåpentligvis er det mulig å sy sammen en gruppe av selskaper som kan realisere en fullskala demo. Etter en suksessfull demo så tror vi at markedet er rede for masseproduksjon av vår «OO-Star Wind Floater», sier Landbø, som ikke vil røpe noe annet enn at det er interesse for konseptet i markedet.

Hos den absolutt ledende aktøren innen flytende havvind i Norge, Statoil, oppleves dette som svært spennende. De har også vært med på prosjektet.

– Vi hilser ny teknologi innen flytende havvind velkommen. Det - sammen med flere utbygginger - vil bidra til å redusere kostnadene og gjøre flytende havvind enda mer konkurransedyktig, sier lin A. Isaksen, pressekontakt for nye energiløsninger i Statoil, til tu.no.

Men på Statoils neste store havvindprosjekt, utenfor Maine i USA, der ser Statoil nå på bunnfaste havvindmøller. Landbø har likevel tro på framtiden.

• Halverte tid og antall personer: Statoil inspiserte 264 turbinblader på 20 dager (Ekstra)

Turbinene blir bare større

– For bunnfaste turbiner som må monteres til havs blir neste generasjon turbinstørrelse en utfordring, påpeker han.

Han mener at masseproduksjon er nøkkelen til fremtidig suksess for offshore vind.

– Vi tror at vårt konsept er av de best egnede for masseproduksjon, standardisering og sammenstilling ved kai basert på optimale og kostnadseffektive metoder. Vi tror flytende vind blir billigere enn bunnfast i framtiden nettopp fordi det er lettere å standardisere flytere, sier han.

Samtidig tror han at flytere, som OO-Star, som skal kunne sammenstilles ved kai, på grunnere vann, vil ha en stor fordel.

– Da vil det være mulig i framtiden å lage metoder for sammenstilling uten å måtte løfte rotor og turbin til 150-200 meters høyde, påpeker han.

• Les også: Disse kurvene forteller hvorfor fornybar energi blir Europas største kraftkilde innen 2020 (Ekstra)