Dette er teknologiutfordringene vi står overfor før flytende havvind har livets rett

Sommeren 2015 slapp den toneangivende organisasjonen Carbon Trust en markedsrapport for flytende vindkraft. Den britiske, idelle ekspert-organisasjonen jobber for å få kommersielle aktører til å utvikle løsninger som reduserer klimautslipp.

I samarbeid med de ledende i verden som satser på havvind, deriblant vårt eget Equinor, kom organisasjonen frem til 11 hovedproblemer som må løses om flytende havvind skal lykkes. Mer om disse lenger ned i saken.

Nå er de første resultatene fra de videre studiene sluppet. I første fase av prosjektet har Petrofac og TNEI studert utfordringer ved elektriske system på flytende havvindkonstruksjoner, mens Rambøll har sett på fortøyningssystemer. I tillegg har London Offshore Consultants (LOC) og WaveEC studert infrastruktur og logistikk.

Disse tre studiene ble levert i 2017, mens den samlede rapporten kom i sommer. Poenget med studiene er å gjøre det klinkende klart hva de resterende utfordringene ved flytende havvind innebærer, slik at aktører i hele verdikjeden effektivt kan utvikle kommersielle løsninger.

• I Europa mente de ideen var sprø: Nå leverer teknologien nok strøm til 20.000 britiske hjem

– Kabelutvikling må prioriteres umiddelbart

Den aller største utfordringen når det kommer til elektriske system er behovet for langt mer avanserte strømkabler, ifølge rapporten.

– Å utvikle dynamiske høyspentkabler som tåler bevegelsene som oppstår mellom sjøbunn og plattform vil potensielt være svært tidkrevende, og må derfor prioriteres umiddelbart, heter det i den nye rapporten.

Områdene der det trengs mest teknologiutvikling er på elektriske tilleggskomponenter som kan begrense utmattelse som gir kablene kortere levetid. Rapporten peker særlig ut nye typer avstivere for høyspentkabler, som trolig må bli både større og enda mindre bøyelige enn de som finnes på markedet i dag (se bildet under).

• Hywind Tampen: Dette må til for å gi Gullfaks- og Snorre-feltet strøm fra flytende vindturbiner

Foreslår å bruke syntetisk materiale til fortøyning

Rambølls avdeling i Hamburg har utført studiene av fortøyningssystem ved flytende havvindparker.

– Statistikk fra olje- og gassindustrien tilsier at det trolig vil oppstå svikt i fortøyningen ved havvindparker, men dette kan unngås med tilstrekkelig planlegging, skriver Rambøll.

Mengden fortøyning og ankring som trengs ved store havvindparker kan bli et kostnadssluk, advarer rapporten, der både installasjon og logistikken rundt vedlikehold er utfordrende - selv om en følger standardene fra olje og gass.

– Her er det imidlertid flere muligheter for å redusere kostnadene. Å bruke syntetisk materiale til fortøyning, i stedet for kjetting av stål og vaiere i metall, er én av mulighetene, heter det i rapporten.

Det slås samtidig fast at en trenger studier på disse materialene som demonstrerer holdbarheten over 25 til 30 år.

• Har utviklet lavpris-fundament til flytende vindmøller: Nå skal de teste det på 200 meters dyp utenfor Stavanger

– Kan bruke ombygde jack-up fartøy til montering

For å kommersialisere flytende havvind, fortsetter rapporten, er man nødt til å kunne levere 50 til 100 enheter i løpet av en installeringskampanje. Altså i løpet av en sommer.

Mens prosjektene blir større vil infrastruktur- og logistikkproblemene kommer stadig tydeligere til syne.

Flere faktorer gjør de eksisterende havnene i Europa lite egnet til massiv havvind-utbygging. Alle handler om plassproblemer.

For å bøte på problemet foreslår Carbon Trust å bygge om jack-up fartøy, og sette de ved kaiene

– Dette kan være et alternativ som øker fleksibiliteten og effektiviteten ved turbinmontering, skriver de.

På lang sikt er imidlertid teknologiutviklingen på skip det aller viktigste for å løse logistikkproblemene, mener Carbon Trust.

– Det er dette som vil gjøre en global implementasjon mulig, skriver de.

• Målsetning: Nær uendelige kabellengder til lavere pris og høyere kvalitet

De 11 utfordringene

Under er en oppsummering over alle de 11 utfordringene som Carbon Trust har identifisert. Disse må ifølge organisasjonen løses før flytende havvind er levedyktig kommersielt.

1. Vekten på vindmølleplattformene må ned

Å redusere størrelse og vekt på plattformen som holder selve vindmøllen oppreist i vannet, er ifølge rapporten det smarteste grepet for å senke prisen på flytende turbiner. Kostnadene kan reduseres ved å bruke mindre stål, og gjøre konstruksjonene mindre komplekse, slik at de kan serieproduseres i en fabrikk.

Mens tunge, halvt nedsenkbare flytere gjerne veier 4-5000 tonn, veier hver turbin ved Equinors første pilotpark Hywind rundt 2000 tonn.

2. Installasjonen av vindturbinene må bli enklere

Da Equinors første vindturbin ble installert, ble den satt sammen ved kai og slept vertikalt ut den dype Amøyfjorden og til Karmøy. Metoden koster mye og krever godt vær. Ikke minst krever den store havdyp hele veien ut. Hywind I, på 2,3 MW, stakk 120 meter ned under vann.

3. Drift- og vedlikeholdsrutiner

Vindturbiner må vedlikeholdes og repareres som alt annet. Flytende vindturbiner, særlig på halvt nedsenkbare strekkstagplattformer, kan slepes til land for større reparasjoner, men prosessen er omfattende. Sparbøye-konseptet til Hywind egner seg ikke for reparasjon ved land, ifølge Carbon Trust-rapporten. Equinor ser for seg vedlikehold fra serviceskip med personell som jobber i skift med 14-dagers rotasjon.

4. Nye flytende transformatorstasjoner og dynamiske høyspentkabler

Store havvindparker trenger en transformatorplattform som omformer strømmen til høyere spenningsnivå, og for eksempel likestrøm, for mer effektiv transport til land. Disse kan bli et kostnadssluk når de flyter på havområder som er flere hundre meter dype.

En av de største utfordringene er at høyspentkablene må tåle bevegelsene som oppstår når de henger frittspent fra sjøbunnen og opp til plattformen.

• Les mer om de 11 utfordringene her

Gode på bølger, dårlige på vind

5. Avanserte simuleringsverktøy

Aktører over hele verden har jobbet med å utvikle gode simuleringsverktøy for vindturbiner, men det gjenstår fortsatt å verifisere at verktøyene faktisk gjenspeiler de belastningene vindturbinene utsettes for offshore.

6. Mangler avanserte kontrollsystemer

Kontrollsystemene skal sørge for at turbinen til enhver tid produserer så mye strøm som mulig, uten at vinden påfører for store belastninger på konstruksjonen.

7. Kostbare fortøynings- og ankersystem

Mange systemer for å fortøye og forankre flytende vindturbiner til havbunnen er importert fra andre industrier, typisk fra olje- og gass. Disse er ofte svært kostbare og ikke nødvendigvis egnet for flytende vindmøller.

8. Avanserte tank-test-fasiliteter mangler

Utviklingsløpet fra små- til fullskala er en alvorlig flaskehals for utviklere av flytende vindkraft, ifølge rapporten, og er her bassengtester veldig viktige. De fleste havbassengene er bygget for å teste olje- og gassinstallasjoner. Og mens de simulerer bølger veldig bra, vil de ikke kunne modellere vind med samme kvalitet som en vindtunnel.

• Bølger forvirrer flytende vindmøller: Komplekse beregninger skal finne løsningen

9. Flytende vindturbiner påvirker hverandre

Turbiner som står i nærheten av hverandre «stjeler» vind og påvirker hverandres bevegelser i havet. Rapporten konkluderer med at det må utvikles nye simuleringsverktøy som tar høyde for alle de dominerende effektene på en gang.

10. Nye indutstristandarder

I stedet for å bruke standardene som stammer fra olje- og gassindustrien, anbefaler Carbon Trust å introdusere egenutviklede standarder, blant annet bygget på de DNV GL allerede har laget for fornybarindustrien.

11. Miljøpåvirkning

Utviklere må forberede seg på omfattende krav om miljødokumentasjon fra myndighetene, selv om parkene vil ligge mye lenger fra land enn eksisterende havvindparker.

Fugledød og hvordan ankerfestene påvirker havbunnen er blant miljøhensynene utviklerne må forholde seg til.

• Les mer: Slik ser de for seg at grunne dybder på norsk sokkel skal passe for flytende havvind