Andre generasjon Seatower CFG-fundament - optimalisering ved utvikling av tredimensjonale strømningsanalyser og bruk av oppdriftselementer

The future of European offshore wind development is heading towards deeper waters and larger turbine sizes. Due to issues related to installation, fatigue and specialized vessel availability, today's common foundations methods are not considered well suited for these new development conditions. The negative environmental impacts from underwater noise emissions and that follows most foundation installations today have also recently been under scrutiny from European governments. Seatowers CraneFree Gravity foundation (CFG) represents a new and innovative method of designing and installing foundations for offshore wind turbines. It consists of a self-floating, hollow concrete structure that is towed in position using tugs, and then lowered onto the seabed by ballasting. The installation does not require any specialized vessels, nor is there any noise emission or deep penetration related to the installation. The simple method of installing the foundation also reduces the weather criteria limits drastically. This will reduce the down time during installation operations with up to 75%. The Second Generation CFG-project (SecGenCFG) has had focus on methods to further optimize the CraneFree Gravity design and installation method. The CFG technology is already the superior technology for depths of 30 meters and below, and for turbines 8MW and up. By targeted research on flow-effects around a conical submerged structure, Seatower has been able to further increase the advantages of the CFG in reducing the dimensions needed to resist the forces from waves and currents. In addition, the installation and towing process has been further optimized through investigating the use of external temporary installation-aids. It is expected that the SecGenCFG-project will result in an even more advantageous product, which will lead to the establishment of the CFG-foundation as the preferred solution for the development of future offshore wind.

Monopæl-fundamenter, som til nå har dominert markedet for vindturbiner til havs, er dårlig egnet for de store vanndyp og turbiner som vil prege utbyggingen fremover. Seatowers selvflytende CFG-fundament i betong og stål slepes ut til endelig posisjon og installeres ved ballastering. Første fullskala CFG ble installert utenfor Le Havre i år, og fundamentet egner seg meget godt for fremtidige vanndybder og turbinstørrelser. Formålet med prosjektet vil være å oppnå økt konkurransedyktighet, og dermed markedsaksept, for CFG. Dette vil oppnås ved å utvikle en metode som beregner belastninger på CFG ved å betrakte tredimensjonale effekter fra strømninger, og som analyserer størrelse, posisjon og tilkoblingsmetoder for midlertidige oppdriftselementer som skal utvikles for bruk ved installasjon. I arbeidet med å undersøke kreftene fra tredimensjonale strømninger, vil hovedutfordringen ligge i å utvikle en dedikert modell som gir presise og mindre konservative verdier enn ved bruk av todimensjonal strømningsanalyse. Et parametrisert formelsett for tredimensjonale strømninger vil da kunne integreres tidlig i den iterative design-prosessen som sjekker alle kriterier for fundamentet for hver enkelt posisjon. Når det gjelder analysen av effekten fra oppdriftselementer ligger utfordringene i det komplekse, dynamiske samspillet mellom oppdriftselementer og strukturen gjennom de forskjellige fasene av installasjonsprosessen. Økt vannlinjeareal i de forskjellige fasene, slepemotstand, dynamisk forsterkning av kreftene ved forskjellige bølgetilstander og vandring av oppdriftssentrum vil være noen av elementene som det er behov for å modellere i detalj. Verdiskapingspotensialet kan illustreres ved at en fremtidig markedsandel for CFG-teknologien på 10% av det europeiske markedet tilsier at oppnåelse av 5% kostnadsreduksjon gjennom dette prosjektet gir, basert på estimater fra EWEA, en bedrifts- og samfunnsøkonomisk gevinst på ca. 930 millioner NOK i perioden frem til 2030.