Oktober 19, 2020
Onshore-vindmøller kan findes overalt fra troperne til Arktis. For tre årtier siden begyndte udviklere at sætte dem på faste fundamenter ude på havet, hvilket udløste stigningen i markedet for havvindmøller, som tilføjede 6,1 gigawatt ny kapacitet i 2019.
For nylig gik vindindustrien i gang med et endnu mere ambitiøst forehavende: at sætte møller på flydende platforme i vandet i stedet for faste fundamenter. Nu er flydende vindmøller på grænsen til kommerciel modenhed og har potentiale til at blive et af de vigtigste nye markeder for vedvarende energi.
Så, hvad er flydende havvindmøller?
Det er stort set præcis, hvad det lyder som. I stedet for at sætte en vindmølle på et fast fundament i havet, fastgør man den til en struktur, der flyder i vandet. Strukturen er bundet til havbunden for at forhindre, at den driver ud på en strand eller en sejlrute.
De flydende vindmøller, der i dag er konstrueret til flydende vindmøller, anvender standard havmøller, eksportkabler og materialer til balancering af anlæggene. Den vigtigste forskel mellem flydende vindmøller og havvindmøller med fast fundament er, at sidstnævnte er begrænset til vanddybder på op til ca. 165 fod.
Hvordan fungerer flydende havvindmøller?
For at holde møllerne oprejst er flydende fundamenter baseret på isbjergprincippet: Det meste af massen befinder sig under vandet.
I Hywind Skotland, verdens eneste kommercielle flydende vindmøllepark i dag, har hver Siemens SWT-6.0-154-mølle en tårnhovedmasse på ca. 350 tons og står på et fundament med ca. 6 060 tons fast ballast og en deplacement på ca. 13 230 tons.
Forudsat at vandet under møllen er dybt nok, er fundamentets form måske ikke så vigtig. I praksis har udviklerne af flydende fundamenter dog fokuseret på konstruktioner, der er billige at bygge og nemme at arbejde med med hensyn til drift og vedligeholdelse.
Det giver stadig masser af plads til fantasi: Alle udviklere har et andet koncept og et overbevisende argument for, hvorfor det er det bedste. Fire grundlæggende konstruktioner er førende på markedet i dag.
Equinor (tidligere Statoil) har på baggrund af sin erfaring fra olie- og gasindustrien baseret sin banebrydende flydende Hywind-platform på et spærbøjedesign, der er baseret på tyngdekraften til at sikre stabilitet. Spærbøjen er samlet i sektioner og strækker sig ned til ca. 260 fod under havets overflade, hvilket gør den egnet til vanddybder på mellem ca. 310 og 390 fod.
Andre udviklere, såsom Principle Power og Hexicon, foretrækker et semi-submersible platformdesign, der er afhængig af opdrift til stabilitet og er egnet til mindre dybder. Kritikere bemærker, at strukturernes store størrelse kan begrænse manøvredygtigheden i havne.
Et tredje design, som den franske fundamentsproducent Ideol er fortaler for, er en firkantet pram, der indeholder en dæmpningspulje for at opretholde turbinens stabilitet. Ligesom den halvt nedsænkbare model er denne model egnet til lavvandede farvande, og Ideol fremhæver, at dens betonfremstilling er praktisk ud fra et lokalt indholdsperspektiv.
Endelig er et koncept kaldet tension-leg platformen afhængig af et stramt fortøjningssystem for at sikre stabilitet. Dette gør det muligt for strukturen at have et mindre fysisk fodaftryk og potentielt være billigere end konkurrerende modeller. Det danske firma Stiesdal Offshore Technologies står i spidsen for udviklingen af dette koncept med et produkt kaldet TetraSpar.
Hvilken af disse konstruktioner vil vinde?
Equinor var den første virksomhed, der byggede en flydende vindmøllepark i kommerciel skala, og til dato er dens Hywind-konstruktion den eneste, der har en betydelig driftserfaring.
Den norske energigigant hævder, at den var i stand til at reducere omkostningerne med op til 70 procent mellem sit første demonstrationsprojekt ud for Skotlands kyst og sin kommercielle vindmøllepark på 30 megawatt. Den forventer at kunne skære fundamentomkostningerne med op til yderligere 50 procent for Tampen, et 88 MW-projekt, der efter planen skal sættes i drift ud for den norske kyst i 2022.
I februar nævnte Sebastian Bringsværd, Equinors chef for udvikling af flydende vindmøller, et omkostningsmål på 40-60 EUR (44-66 USD) pr. megawatt-time inden 2030. Disse hurtige omkostningsreduktioner kunne give Equinor overtaget i kommende udbud af flydende havvindmøller.
Men en analyse fra maj 2019 af kommende projekttal indsamlet af IHS Markit viste, at 90 procent af den flydende havvindkapacitet sandsynligvis vil blive installeret på halvsubmersible platforme, med Principle Power som førende på markedet.
Hvordan installeres flydende havvindmøller?
Equinors spærbøjefundament er i bund og grund en hul stålcylinder, der kan bugseres ud til stedet, før den delvist fyldes med vand og ballast for at tvinge den til at forblive oprejst. Den seneste udgave af fundamentet har brug for mindst 345 fods vand, når det står oprejst, hvilket betyder, at mølleinstallationen sandsynligvis vil ske ude på havet, som det er tilfældet med traditionelle fundamenter.
Med andre fundamentdesigns er kravet om minimumsdybde meget lavere – så mølleinstallationen kan ske på land med de fuldt monterede møller og fundamenter, der derefter slæbes til stedet, hvilket reducerer omkostningerne betydeligt.
Hvorfor skulle nogen ønske at sætte en vindmølle på flydere?
Med møller på flydere får en udvikler adgang til dybere farvande, hvilket betyder flere potentielle projektområder og meget mere potentiel kapacitet.
Omkring 60 procent af de tilgængelige havvindressourcer i USA er uden for rækkevidde af møller med fast bundfundament, herunder praktisk talt hele vestkysten, ifølge en erklæring fra 2017 fra brancheorganisationen WindEurope,
I Europa kan flydende havvindmøller levere yderligere 4 terawatt ud over kontinentets allerede førende niveau af bundfæstet kapacitet. Og i Japan vil flydende fundamenter være afgørende for udviklingen af en havvindsektor, der kan tilbyde en kapacitet på 500 gigawatt.
Ud over muligheden for at indfange store uudnyttede energiressourcer er flydende havvind også et betydeligt industrielt løfte. For USA kunne det være en måde at komme ind i en sektor for vedvarende energi, som landet hidtil knap nok har været i stand til at kvalificere sig til. Og Europas olie- og gasselskaber, som synes at være mere og mere opsatte på at deltage i energiomstillingen, ser flydende vindkraft som et område, hvor deres eksisterende offshore-erfaring kan give et stort udbytte.
Hvem er med i spillet?
De europæiske olie- og gasselskaber til at begynde med. Equinor er det mest bemærkelsesværdige eksempel, men Royal Dutch Shell er ved at blive en vigtig aktør, og den italienske entreprenør Saipem afslørede sidste år en platform.
Frankrigs Total købte sig ind på markedet i marts og erhvervede tidligere på måneden en andel på 20 procent i Eolmed-projektet i Middelhavet, som vil bruge Ideols fundament og MHI Vestas-møller.
Disse aktører synes ivrige efter at konkurrere eller indgå partnerskaber med en lang række uafhængige udviklere af flydende platforme, såsom Ideol, Principle Power og Stiesdal Offshore. Samtidig kan de store olieselskaber påtage sig roller inden for projektudvikling og ejerskab af aktiver. I denne henseende kan de konkurrere med etablerede udviklere af havvindmølleparker som Ørsted og Iberdrola.
Ørsted har endnu ikke afsløret nogen planer om flydende havvindmølleanlæg, men EDP Renewables og Engie er gået sammen om WindFloat Atlantic-projektet (sammen med det spanske olie- og gasselskab Repsol), og Iberdrola annoncerede to pilotprojekter i marts.
Sidst er der vindmølleproducenterne. De førende producenter af havvindmøller som Siemens Gamesa, MHI Vestas og GE har holdt sig væk fra de indviklede forhold omkring design af flydende fundamenter, men de behøver næppe at bekymre sig. De massive møller, som de lancerer, er i stigende grad designet til at fungere langt ude på havet på flydende platforme, og det markedspotentiale, de ser på, er imponerende.
Hvor er markedet på vej hen?
Uanset om det tager fart i USA, er der ingen tvivl om, at flydende havvindmøller er på vej hen på globalt plan. Selv på kort sigt kan det føre til en interessant udvikling inden for havvindsektoren.
Det amerikanske selskab Principle Power kan f.eks. spille en ledende rolle i udviklingen af industrien. Japan kunne endelig udvikle havvindmøller. Og de europæiske olie- og gaskoncerner kunne virkelig komme til at gøre sig gældende som aktører inden for vindenergi.