Flytende havvind

Hvordan flyter en havvindmølle? Og hvorfor velter den ikke i storm?

Spørsmålet har flere svar, og de fleste er hentet fra oljeindustrien.

Strekkstag, halvt nedsenkbar og sparbøye er tre konsepter fra oljeindustrien som overføres til flytende havvind. Equinors Hywind-konsept med sparbøye leder kappløpet akkurat nå, men det er for tidlig å si hvem som stikker av med seieren på lang sikt.
Strekkstag, halvt nedsenkbar og sparbøye er tre konsepter fra oljeindustrien som overføres til flytende havvind. Equinors Hywind-konsept med sparbøye leder kappløpet akkurat nå, men det er for tidlig å si hvem som stikker av med seieren på lang sikt. (Illustrasjon: IRENA)

Spørsmålet har flere svar, og de fleste er hentet fra oljeindustrien.

Hei, dette er en Ekstra-sak som noen har delt med deg.
Lyst til å lese mer? Få fri tilgang for kun 235,- i måneden.
Bli Ekstra-abonnent »

Det finnes to typer havvind: Bunnfast og flytende. Nesten all havvind som finnes i dag er bunnfast. Dette er møller som står på mindre enn 60 meters dyp og er solid forankret i havbunnen (se egen faktaboks). 

Men på større dybder må det brukes flytende fundamenter. Flytende havvind er fortsatt en umoden teknologi. Det finnes om lag 55 MW flytende havvind i verden, mot 23.000 MW bunnfast, og alt er demonstrasjonsprosjekter.

Derfor er det heller ikke klart hvilke fundamenter som blir de mest vanlige i framtiden. 

Les også

Forankring fra oljeindustrien

Per i dag er det tre vanlige måter å forankre en flytende havvindmølle på; alle tre basert på teknologi fra petroleumsindustrien:

Flytende havvind: Aktuelle konsepter

  • Equinor, Hywind: Sparbøye, sylinder med ballast. Demopark i Skottland.
  • Aker Solutions, Windfloat: Halvt nedsenkbar, plattform med tre «bein». Testet utenfor Portugal. 
  • Stiesdal Offshore Technologies, Tetraspar: Trekantet stålramme og tilsvarende bunnramme (kjøl) under vann med ballast. Festes med liner til bunnanker. Skal testes på Karmøy neste år.
  • Ideol, Damping Pool: Kvadratisk lekter på 36 kvm. Fortøyd med seks liner - i nylon. Demonstrert både i Frankrike og Japan. 
  • Dr Olav Olsen, OO-Star Wind Floater: Stjerneformet delvis nedsenkbar flyterkonstruksjon. Ferdig konstruert, men foreløpig ikke demonstrert.

Kilder: Bergen Offshore Wind Centre og selskapenes nettsider

Sparbøye-konseptet: Basert på teknologi fra olje- og gassindustrien. En sparbøye, en lang sylinder med ballast, holder turbinen rett i vannet. Denne stikker 78 meter ned under havoverflaten og er festet på bunnen med tre forankringspæler. Dette er konseptet bak Equinors Hywind-teknologi. I tillegg har Equinor utviklet en motion-kontroller, som justerer bladene etter vinden for å redusere bevegelser i vindturbinen og øke strømproduksjonen.

Halvt nedsenkbar (semi submersible): Aker Solutions har tatt opp kampen med Equinor innen flytende havvind. Aker baserer seg på teknologi med halvt nedsenkbare moduler, og en plattform med tre pongtonger.

Strekkstag (tension leg): I stedet for en slakk line, går lina rett ned og holdes stramt. Konstruksjonen kan ikke bevege seg like mye som en sparbøye, og trenger et mer komplisert anker. Konseptet Sway, som var eid av blant andre Lyse og Statoil, besto av en turbin på et tårn (80 meter over og 105 meter under vann). Bunnen av tårnet skulle fylles med ballast og forankres til havbunnen med et ankerstag og et suge- eller gravitasjonsanker. Sway gikk konkurs i 2014.

Equinor knakk koden

Finn Gunnar Nielsen, professor ved UiB og direktør for Bergen Offshore Wind Centre.  Bilde: Eirik Helland Urke

– Fundamentering er utfordrende. Det er snakk om store krefter og store strekk i linene, samtidig som man skal holde kostnadene nede. Man har høstet mye erfaring fra forankring av oljeplattformer, men det må gjøres så mye billigere for havvind. Å lage god nok og billig nok forankring er en utfordring, sier Finn Gunnar Nielsen, professor ved UiB og direktør for Bergen Offshore Wind Centre (BOW). 

Men store kjettinger er ikke nok til å holde 180 meter høye, bevegelige konstruksjoner på plass. 

– Det som virkelig knakk koden for Hywind-konseptet, var at Equinor lagde et nytt kontrollsystem som gjør turbinen stabil. Uten å dempe svingningene hadde det ikke vært liv laga; møllen hadde vippet for mye, fått stor slitasje og ekstremt kort levetid. Men Hywind demo har stått stabilt i sterke stormer, sier Kristin Guldbrandsen Frøysa, energidirektør ved BOW.

Les også

Trenger dypt vann

Det er fordeler og ulemper ved de forskjellige. Equinors Hywind-konstruksjon er én enkelt søyle og dermed enkel å montere. Ulempen er at den trenger veldig dypt vann for å gjøre det.

– Møllene til Hywind Scotland skulle egentlig sammenstilles i Skottland, men på grunn av behov for dypt vann, infrastruktur og løftekapasitet var det enklere og billigere å gjøre det på Stord. En del andre verdensdeler har ikke de fantastiske fjordene uten bølger som vi har, så sammenstillingen er definitivt akilleshælen til Hywind, sier Nielsen.

Akers teknologi, Windfloat, kan derimot bygges i en vanlig dokk.

– Ulempen er at de er mer arbeidskrevende å bygge, med mange stag og søyler og mye sveisearbeid, sier Nielsen.

I likhet med vindturbiner på land, blir også havvindmøller stadig større. GE kan i dag levere turbiner på 12 MW, hvor mølla er 220 meter i diameter. – Hvor grensen går vet jeg ikke, jeg blir stadig forundret, sier BOW-direktør Finn Gunnar Nielsen. Illustrasjon: Kjersti Magnussen, TU

Tester forankring med tau

Forankringslinene er enten kraftig stålkjetting eller wire. Det eksperimenteres også med å bruke store fibertau til forankring. Ideol bruker nylontau til å forankre sin havvind-lekter (se faktaramme) som testes utenfor Frankrike.

– Tau er billigere, har lavere vekt og er dermed enklere å installere. Faktisk bruker man allerede fibertau i olje- og gassindustrien. Da snakker vi svære dimensjoner, sier Nielsen.

Han sier at det er utfordringer med at tauene strekker seg og endrer egenskaper over tid.

– Men det er mulig å tenke seg at man kan designe inn de egenskapene man ønsker, for eksempel ved å bruke kevlarmaterialer, sier Nielsen.

Les også

Hywind er verdensledende  

80 prosent av all havvind ligger i Europa, det meste i Storbritannia og Tyskland. Så og si alt er bunnfast. Men Norge er godt posisjonert for en fremtid der også flytende havvind er lønnsomt.

– Ingen andre konsepter har vært i drift like mye som Hywind, så den er opplagt verdensledende. Men mange andre konsepter kommer, både franske og amerikanske, og det er usikkert hvem som vil vinne med tanke på kostnader og bli en masseproduksjonsløsning, sier Nielsen.

– Hvor lenge er det før flytende havvind blir lønnsomt? 

– Equinor sier at flytende havvind blir kommersielt i 2030. Men det handler ikke om årstall, men om volum. Får man bygget opp en effektiviseringslinje og volum, så blir det lønnsomt. Faren ved å snakke om årstall, slik regjeringen gjør, er at man får en holdning om å vente til det blir kommersielt i stedet for å gjøre jobben. Så svaret kan være 2025. Men det kan også bli 2050, om man bare skal sitte og vente, sier Nielsen. 

Likevel synes han Hywind-konseptet ser veldig lovende ut.

– At Equinor satser på samme konsept på Tampen betyr at de ikke ser noen stoppere ved en ytterligere oppskalering, sier Nielsen.

Bunnfast havvind

Kilde: Moulas et al., 2017 Illustrasjon: IRENA

Fundament til bunnfaste turbiner

Monopile: Fire meter tjukke stålpåler er den absolutt vanligste måten å forankre havvindturbiner på. Monopile står i dag for over 80 prosent av markedet. Pålene krever boring i havbunnen, noe som gjør dem mindre egnet for steinete bunnforhold. Monopile brukes som regel ikke dypere enn 30 meter, selv om E.ON og Equinor bruker monopile ned til 37 meter i havvindparken Arkona i Tyskland. Teknologien ble opprinnelig utviklet av Rambøll for oljebransjen.

Gravity base: Vindturbinen er ankret til havbunnen bare ved hjelp av tyngdekraften. En stor base av betong eller stål plasseres på havbunnen og dekkes av stein rundt kanten. Egnet for slette havgrunner ned til ti meter. Har om lag 9 prosent av markedet.

Sugebøttefundament: Norske Fred. Olsen Ocean selger det såkalte Mono Bucket-fundamentet. Det fungerer som en bøtte som snus opp ned, før vannet pumpes ut og det oppstår undertrykk som presser fundamentet ned i havbunnen. Sammen med vekten av fundamentet holder dette vindmølla i ro på havbunnen. Dette er det nyeste designet på markedet og står for under to prosent av markedet.

Tripod: Også denne teknologien kommer fra olje- og gassindustrien. Fundamentet består av en stålpåle under turbintårnet og en ramme med tre bein som står på havbunnen. Tripoden passer ikke for hard steinbunn eller dypere vann enn 6-7 meter. Bare 3,6 prosent av dagens havvindfundamenter er tripoder.

Jacket: Tre- eller firebeint gitterstruktur som er svært utbredt i olje- og gassindustrien, men nylig tatt i bruk i havvind. Kjøres ned i havbunnen for å få stabilitet. Er motstandsdyktig mot høye bølger og egnet for store turbiner og dypt vann. Ulempen er at jacket-fundamenter er dyrere enn konkurrentene og at transporten er mer krevende. Har 5,4 prosent av markedet.

Kilde: IRENA, TU, NVE 

Les også

Kommentarer (8)

Kommentarer (8)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå