Naarmate windturbines steeds meer bekende bezienswaardigheden worden langs kustlijnen, ontwikkelaars van offshore drijvende platforms, die de krachtige winden verder op zee benutten, proberen hun technologieën te vestigen als een belangrijke levensvatbare bron van schone energie.

Bodemvaste offshore windturbines - met funderingen in de zeebodem - hebben te maken met dieptebeperkingen en kunnen alleen worden gebruikt in relatief ondiepe kustwateren.

Drijvende offshore-platforms kunnen in plaats daarvan in bijna elke mariene omgeving worden gebouwd en geïnstalleerd. Ze zijn goedkoper in gebruik en installatie, milieuvriendelijker voor het zeeleven, en een grotere output hebben, volgens degenen achter de technologieën.

Bovendien, door de turbines goed uit de kust te plaatsen, worden ze blootgesteld aan de opwekkingskracht van sterkere winden.

"Hoe verder je van de kust komt, hoe meer wind je normaal gesproken krijgt, " zei José Pinheiro, projectcoördinator van energiebedrijf EDP Renewables.

Commerciële levensvatbaarheid

Het energiebedrijf maakt deel uit van het WindPlus-consortium, opgericht door Energias de Portugal, REPSOL en Principle Power Inc., die een lening van 60 miljoen euro heeft gekregen van de Europese Investeringsbank in het kader van het instrument InnovFin Energy Demonstration Projects.

Hierdoor kan het een proefdemonstratieproject opschalen, WindFloat, en breng het naar dieper water.

"Met deze WindFloat-technologie heb je de mogelijkheid om de wind te benutten waar je die het meest hebt, ’ zei Pinheiro, eraan toevoegend dat dit betekende dat er veel meer potentiële locaties waren dan er beschikbaar zijn voor bodemvaste windenergie.

Een studie uit 2017 toonde aan dat de opwekking van windenergie in sommige oceaangebieden de elektriciteitsopwekking op het land met een factor drie of meer kan overschrijden. Echter, de technologie bevindt zich meestal nog in de testfase, aangezien de basis van drijvende turbines anders moet worden ontworpen dan hun tegenhangers aan de kust.

Pinheiro zei dat de nieuwe financiering voor het WindFloat Atlantic-project, te installeren op een locatie voor de noordkust van Portugal, is cruciaal om de commerciële levensvatbaarheid van de technologie aan te tonen. Het is ook een langdurige test van zijn technische eigenschappen onder zware omstandigheden.

De drie kolommen, semi-afzinkbaar platform zal worden gemonteerd met een 8,4 megawatt turbine, drijvend in wateren van 85 tot 95 meter diep. Het is verankerd op drie punten, zoals gebruikelijk is voor olie- en gasproductiefaciliteiten in diep water.

"Opschaling kan de eenheidskosten aanzienlijk verlagen, dus we dragen er echt aan bij om te laten zien dat offshore drijven de doelen kan bereiken die ervoor zijn gesteld, "Zei Pinheiro. "Het kan ook de convergentie van de technologie met zakelijke kansen over de hele wereld laten zien."

WindFloat Atlantic probeert te profiteren van onshore constructie en montage om de kosten te verlagen, en het is niet de enige die dat pad kiest.

Hybride drijver

Oceaan stroom energie, gevestigd in het noordoosten van Engeland, leidt het FLOWSPA-project voor de ontwikkeling van een nieuw ondersteuningsplatform voor offshore wind – Starfloat – op basis van twee bekende platformsystemen die worden gebruikt bij offshore olie- en gasproductie.

Projectcoördinator Graeme Mackie zegt dat hun ontwerp bestaat uit een zwevende ligger, een constructie die wordt gebruikt bij de oliewinning in diep water en die eruitziet 'als een toren die (verticaal) in de zee drijft' die met kettingen en ankers in de zeebodem is verankerd.

Normaal gesproken, rondhouten moeten worden ondergedompeld in extreem diep water, dus om deze eis te verminderen, het team heeft een half-ondergedompelde 'kraag' met drijfvermogen toegevoegd, bestaande uit verschillende drijvers die de hals van de ligger bij de waterlijn omringen en deze omhoog houden. Deze hybride voldoet aan de eisen van stabiliteit en beweging, zelfs in ruwe omgevingen.

FLOWSPA-ingenieurs bedachten een assemblagestrategie waarmee het platform gemakkelijk kan worden gebouwd op bestaande scheepswerven aan land, en schakelt de lokale economieën in, die in veel delen van de wereld in verval zijn geraakt. De turbine wordt vervolgens naar diep water gesleept.

De eenvoud van het ontwerp, het gebruik van bestaande scheepsbouwfaciliteiten en montage in de buurt in plaats van de bouw van vaste installaties ter plaatse, evenals de goedkopere inzet van het volledige platform, dragen allemaal bij aan het verlagen van de kosten, zei Mackie.

Hun doel is om voor een grootschalige installatie elektriciteit op te wekken tegen ongeveer 60 euro per megawattuur - concurrerend met de huidige windparken op land.

'(Dit) is haalbaar als je deze apparaten in serieuze productie bouwt, ' voegde Mackie eraan toe.

Om diepzeewindplatforms snel operationeel te krijgen, het Spaanse SATH-project heeft een andere benadering van het ontwerp gekozen, die bestaat uit een dubbele romp met verzonken platen, en is grotendeels gebouwd van beton, in plaats van staal.

Het wordt aan de wal gebouwd en geassembleerd en vervolgens naar zijn definitieve positie gesleept en - op één punt - vastgemaakt aan vooraf geïnstalleerde meerkettingen.

"Het kan ronddraaien, dus het is altijd tegen de wind gericht, " zei David Carrascosa, chief technology officer bij Saitec Offshore Technologies, coördinator van het project. "De mechanische verbinding (voor het meerpunt) is via een lager, en de elektrische aansluiting via een roterende elektrische wartel."

Met een enkel verbindingspunt en stroomkabels op zee kan het platform snel worden aangesloten op de aanleginfrastructuur.

Door onshore te kunnen bouwen en de platforms snel te installeren, omzeilt SATH de kostbare weersproblemen die meer tijdrovende en gecompliceerde installaties kunnen verstoren.

Carrascosa zei dat de materialen en constructiebenadering van het platform, met behulp van lokale bronnen, betekent dat het in massaproductie kan worden geproduceerd op locaties over de hele wereld, dicht bij de plaats waar de windturbines zullen worden opgesteld.

Zeeleven

Met lagere kapitaal- en bedrijfskosten komen belangrijke kostenbesparingen gedurende de levensduur van het platform, vooral op diepten van meer dan ongeveer 50 meter.

"Door de productie van drijvende wind op zee concurrerender te maken, we zien een grote markt in het verschiet, en dat is een doel voor ons allemaal, ' zei Carrascosa.

Ondanks de verschillende benaderingen van de projecten op het gebied van engineering en materialen, ze zeggen allemaal dat ze bouw- en installatiemethoden hebben omarmd die hun impact op het leven in de zee verminderen, vergelijking met vaste installaties.

Omdat veel van de constructie en montage onshore of in de buurt worden gedaan, de projecten kunnen de geluidsniveaus die onderzoekers als een groot probleem voor zeezoogdieren noemen, tot een minimum beperken. Carrascosa zei dat de verstoring ook wordt verminderd door het vermijden van de noodzaak om grote structuren in de zeebodem in te bedden.

"Mensen (in de industrie) zijn zich echt bewust van deze problemen die de zoogdieren treffen en dat kun je vermijden door drijvende oplossingen te gebruiken, " hij voegde toe.