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

Fremtiden for utbygging av offshore vind går i retning av større turbiner og dypere områder. Dagens vanligste fundament-typer er lite egnet for disse forholdene ettersom de krever en omfattende installasjonsprosess som involverer store spesialfartøy. I tillegg kommer problematikken rundt en økende utmatting av materialene ved økende vanndyp. Miljøbelastninger fra undervannsstøy forbundet med installasjoner av dagens fundamenter er også et tema som stadig oftere blir adressert blant EUs medlemstater. Setowers CraneFree Gravity-fundament (CFG) er et nytt og innovativt konsept for design og installasjon av fundamenter til offshore vindturbiner. CFG består av en selvflytende hul betong-struktur som slepes i posisjon ved hjelp av taubåter og senkes ved ballastering av flytekammeret. Installasjonen krever ingen spesialfartøy, og det er heller ingen undervannsstøy eller dyp sjøbunnspenetrasjon forbundet med installasjonen. Den enkle installasjonsmetoden fører også til en reduksjon av værbegrensninger, som vil redusere nedetiden under installasjonsprosessen med opptil 75%. Prosjektet Second Generation CFG (SecGenCFG) har fokusert på metoder for å optimalisere design- og installasjonsmetodene for CFG. Løsningen er allerede regnet som den best egnede fundamenteringsmetoden for turbiner fra 8MW og for dyp fra 30m. Gjennom målretttet forskning på strømningseffekter rundt en nedsenket konisk struktur har Seatower funnet en mer presis metode for beregning av laster fra bølger og strøm på det installerte fundamentet. Dermed kan fundamentdimensjonene reduseres, og konkurransedyktigheten for CFG økes. Det har også blitt utført analyser av effekten fra tilkoblede installasjonshjelpemidler for videreutvikling av utslep- og installasjonsprosessen. Prosjektet SecGenCFG vil resultere i en videreutvikling av fundamentet som etablerer CFG-fundamentet som en av de ledende løsningene for den fremtidige utviklingen innen offshore vind.

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.