Fundamentet representerer en betydelig del av CAPEX for flytende havvind. Fred. Olsen har patentert det innovative konseptet "Brunel" for flytende offshore vind, som er enkeltpunkts fortøyd (SPM), slik at det kan justere seg selv opp mot vinden. Konseptet har fordeler rundt stabilitet og optimalisering av design, og mindre komplekse mekaniske støttesystemer.
SPM-baserte vindturbiner kan rotere fritt ut fra endringer i vindretning eller havstrømmer. En slik oppførsel fungerer som et passivt kontrollsystem. Imidlertid skaper yaw-momenter forårsaket av aerodynamiske krefter og/eller plattformbevegelser en uønsket effekt da det forårsaker posisjonsavvik i forhold til den innkommende vinden. Posisjonsavviket reduserer energiproduksjonen og øker utmattingsbelastningen i rotoren og levetiden reduseres dermed. I tillegg kan bølgedynamikk føre til at svingninger i fundamentet, den såkalte "fishing tailing"-effekten, som øker strukturelle påkjenninger og vanskeliggjør vedlikehold.
Enkeltpunktsforankring av flytende offshorekonstruksjoner har vært i bruk i olje- og gassindustrien for FPSOer (Floating, productions, storage, offloading). Imidlertid har FPSOer et dynamisk posisjoneringssystem med thrustere som resulterer i en aktiv kompensasjon mot yaw-bevegelser. Dette betyr at dagens state-of-the-art modeller for yaw-bevegelser for FPSOer ikke er overførbare til flytende offshore vind.
I dette forskningsprosjektet vil Brunel Floating AS, 7Waves AS og IFE utvikle et nytt kontrollsystem for enkeltpunktsforankrede flytende vindturbiner (FWT). På nåværende tidspunkt er dette problemet uten en god løsning i vitenskapelig litteratur.
Fred. Olsen has patented the disruptive floating offshore wind (FOW) concept named “Brunel”, which is single point moored through a turret, allowing it to self-align towards the wind direction.
Cost reducing benefits of single point moored FOW:
- Reduced steel weight
- Reduced need for mechanical systems
- Reduced mooring costs
FOW are naturally both larger and heavier than bottom fixed offshore wind foundations. Therefore, the foundation represents a larger part of CAPEX. The above mentioned cost reducing benefits are needed for enabling levelized cost of energy (LCOE) comparable to bottom fixed offshore wind.
SPM FWTs can rotate freely due to changes in wind or current directions. Such a behaviour acts as a passive control system, which allows the turbine to face the wind despite its changes. However, yaw moments caused by aerodynamic forces and/or platform motions has an unwanted effect on SPM FWTs as it causes misalignments relative to the incoming wind. The yaw offset reduces the energy production and increases fatigue loads in the rotor, thereby reducing its useful life. In addition, wave dynamics may lead FWTs to oscillate in the yaw direction, the so-called ‘fishing tailing’ effect, which increases structural stresses and difficult the access for maintenance jobs.
Single point mooring of floating offshore structures has been in use in use in oil and gas industry for FPSOs (Floating, productions, storage, offloading). However, FPSOs have a dynamic positioning system with thrusters for aligning the vessel. The dynamic positioning system is also used to keep the vessel in correct position, meaning active compensation against the yaw motion. Hence, current state-of-the-art yaw modelling is used for FPSO and is not applicable to FOW.
This research project tackles the development of a control system to mitigate the weathervaning of single point moored (SPM) floating wind turbines (FWTs). This problem still lacks a proper solution in scientific literature.