Energia i środowisko

Wspieranie morskiej energii wiatrowej: Statki wykorzystywane w instalacjach morskich farm wiatrowych

Wspieranie morskiej energii wiatrowej: Statki wykorzystywane w instalacjach morskich farm wiatrowych


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Rozwój morskiej farmy wiatrowej obejmuje generalnie cztery różne etapy, w szczególności badania przedinstalacyjne, instalację, eksploatację oraz konserwację i likwidację. Oznacza to, że sektor ten wymaga szerokiej gamy statków pomocniczych, aby skutecznie wykonywać różnorodne zadania. W ostatnich latach wąskie gardła w dostawach takich statków dotknęły sektor, głównie z powodu braku dostępności wyspecjalizowanych statków. W konsekwencji deweloperzy farm wiatrowych zwracali się o pomoc do sektora naftowo-gazowego.

Niedobory statków powodują opóźnienia w fazie budowy i był to regularny problem w przeszłości. Na przykład farma wiatrowa Alpha Ventus została opóźniona o rok z powodu takich braków, a gdy dostarczono statek, był 20 razy większy niż pierwotnie planowano. Morska farma wiatrowa North Hoyle wymagała specjalnego statku do instalacji turbin, MPI Resolution, którego budowa została opóźniona. Aby dotrzymać terminu, projekt musiał również wykorzystywać statki budowlane, ale w konsekwencji został opóźniony o około sześć miesięcy. Statek instalacyjny dla London Array został opóźniony o trzy miesiące, co wymagało wynajęcia dodatkowego statku, aby dotrzymać terminu.

Biorąc pod uwagę tempo wzrostu w sektorze morskiej energetyki wiatrowej, prawdopodobnie do 2025 r. Na wodach Wielkiej Brytanii będzie działać ponad 5000 morskich turbin wiatrowych. Średnia odległość od brzegu do farmy wiatrowej prawdopodobnie wzrośnie zgodnie z rundami leasingowymi Crown Estate, dla przykład morska farma wiatrowa Dogger Bank zostanie zbudowana na głębokości do 63 metrów z prawdopodobną odległością tranzytową 290 kilometrów, co wymaga podróży morskiej trwającej ponad 5 godzin.

To z kolei będzie miało wpływ na strategie operacyjne i konserwacyjne (O&M) oraz coraz większy wpływ na konstrukcję statku. W związku z tym w przyszłości statki będą musiały stać się trwalsze i bardziej wydajne, a zatem rynek tych statków stale się rozwija. Może również nadejść czas, kiedy, podobnie jak w przypadku sektora naftowo-gazowego, technicy farm wiatrowych będą musieli pracować i mieszkać w bazach w pobliżu farmy wiatrowej. W sektorze naftowo-gazowym okres spędzony na takiej podstawie to zazwyczaj dwa tygodnie. Chociaż najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem dla operacji przybrzeżnych będzie prawdopodobnie rozwiązanie oparte na łodziach roboczych, lokalizacje na głębszych wodach dalej od brzegu będą musiały być wspierane przez moduły mieszkalne lub `` statek-matkę '', większe statki pomocnicze lub podnośniki, w zależności od na przyjętą strategię obsługi i utrzymania.

Odległość farm wiatrowych od brzegu będzie zatem nieuchronnie wpływać na koszty iz tego powodu operatorzy farm wiatrowych muszą rozmieszczać sprzęt dostosowany do trudnych warunków pogodowych. Obecnie odbywają się całe konferencje poświęcone konkretnie tematowi projektowania statków pomocniczych dla morskich farm wiatrowych.

Obecnie głównymi dostawcami turbin i statków do instalacji fundamentów są A2Sea, MPI Offshore, Scaldis Salvage, Seajacks International, Jack-Up Barge, Ballast Nedam, BARD, GeoSea, International Marine Construction i Seaway Heavy Lifting. Większość z tych firm ma swoją siedzibę w Wielkiej Brytanii lub Holandii. Firmy zajmujące się instalacją kabli podmorskich obejmują Global Marine Systems, MPI Offshore, Nexans, NKT, Prysmian, Mika, Offshore Marine Management, Peter Madsen Rederi, P&O Maritime Services, Technip (Subocean), Visser & Smit Marine Contracts (VSMC) oraz Stemat.

Ocean Surveyor [Źródło obrazu: Geological Survey of Sweden, Flickr]

Statki badawcze

Statki geodezyjne służą do prowadzenia badań geograficznych i klimatycznych przed budową morskiej farmy wiatrowej. Asortyment statków wykorzystywanych do tego celu jest bardzo zróżnicowany, w zależności od głębokości dna morskiego i odległości od brzegu.

Statki do układania kabli

Układanie kabli jest jednym z pierwszych zadań do wykonania podczas instalacji morskiej farmy wiatrowej. Statki do układania kabli są specjalnie zaprojektowane do układania kabli podmorskich, które przenoszą wytworzoną energię elektryczną z farmy wiatrowej na brzeg. 4C Offshore prowadzi całą bazę danych takich statków i mogą one przybierać różne formy. Na przykład statek Van Oords Nexus to nowy projekt z rozległym pokładem, który można dostosować do przewozu specjalnego sprzętu do układania kabli. Posiada główny dźwig o udźwigu 100 ton przy wysięgu 15 m oraz wciągnik pomocniczy o udźwigu 10 ton przy wysięgu 34 m. Statek może również zapewnić nocleg dla 90 osób.

Standardową cechą tych naczyń jest obrotnica lub karuzela, która przechowuje kabel bez ryzyka nadmiernego zginania. Posiada również krążki linowe do prowadzenia kabli i urządzenia instalacyjne, w tym zdalnie sterowane pojazdy (ROV), które są używane do wykopów. Jest to jedno z najważniejszych zadań, które obejmuje wykonanie 3-metrowych rowów w dnie morskim w celu połączenia kabli energetycznych. Jest to jedna z trudniejszych ról w branży, w której do 80 procent roszczeń ubezpieczeniowych dotyczy kabli uszkodzonych podczas instalacji.

Statki te są również wyposażone w systemy dynamicznego pozycjonowania (DP), które utrzymują je na miejscu nawet w najtrudniejszych warunkach pogodowych.

Statki instalacyjne

Statki te mogą przybierać różne formy i często obejmują szereg statków wielofunkcyjnych, które nie są idealnie dostosowane do tego zadania ze względu na ich wykorzystanie w innych sektorach. Oznacza to, że są zatrudniani tylko na krótki okres czasu. Te wielofunkcyjne statki (MPV) obejmują barki podnoszące, które są platformami bez własnego napędu, które mogą unieść się nad powierzchnię morza na nogach spoczywających na dnie morskim. Takie statki zapewniają stabilność w trudnych warunkach pogodowych, ale są powolne i wymagają statków pomocniczych do holowania ich na miejsce. Statki typu jack-up działają na podobnej zasadzie, z tą różnicą, że mają samonapędzające się systemy, chociaż nadal są one ograniczone przez głębokość wody i ich wielofunkcyjną rolę.

Żurawie są oparte na dużych dźwigach zamontowanych na cokołach, które uniemożliwiają wykorzystanie statku do jakichkolwiek innych funkcji, takich jak przenoszenie sprzętu, jak również ograniczają ich prędkość.

Żuraw w porcie w Rotterdamie [Źródło obrazu:Frans Berkelaar, Flickr]

Niedawno budowa morskich farm wiatrowych wiązała się z wykorzystaniem wyspecjalizowanego statku do montażu turbin wiatrowych (WTIV), zupełnie nowej klasy statków, która zaczęła pojawiać się w branży dopiero w ciągu ostatnich kilku lat, zastępując statki dźwigowe pożyczone od sektor ropy i gazu. Statki te mają na ogół płaski prostokątny kadłub, aby pomieścić dużą powierzchnię ładunkową i duży dźwig. Powoduje to wzrost zużycia paliwa i energii elektrycznej przy maksymalnej prędkości od 10 do 12 węzłów od brzegu do placu budowy. Elektryczne pędniki sterowe (pędniki) lub pędniki Voith-Schneider są używane do sterowania napędem i pozycjonowaniem, a statek musi pozostać stabilny, podczas gdy 4-6 podnośników jest rozłożonych, aby statek stabilnie stał na dnie morskim. Inżynierowie instalatorzy są umieszczeni w wielokondygnacyjnej konstrukcji na dziobie z lądowiskiem dla helikopterów na szczycie.

Pierwsze dwa WTIV rozmieszczone w tym sektorze były Sea Power i Rozdzielczość MPI. Oba są nadal w służbie po dziesięciu latach. Sea Power jest przerobionym frachtowcem, ale Rozdzielczość MPI został zbudowany specjalnie do tego zadania w 2003 roku i dlatego jest pierwszym prawdziwym WTIV. W latach 2003-2009 w przemyśle wykorzystywano statki wyczarterowane z sektora naftowo-gazowego, a następnie rozpoczęto specjalistyczne prace budowlane WTIV. W sumie 25 WTIV weszło do służby w latach 2009-2014, z 7 dostępnych w 2012 roku. Sektor WTIV jest obecnie zaangażowany w proces modyfikacji, ponieważ staje się jasne, że wymagania wobec nich rosną. Fred Olsen zwoduje siostrzane statki Rybitwa Bold i Dzielna rybitwa wkrótce. Te dwa statki mają podnoszone nogi, które zostały przedłużone o 14 metrów, a dźwig o 10 metrów. Zostały one skonstruowane specjalnie na potrzeby trzeciej rundy brytyjskiej budowy morskich farm wiatrowych.

Gdy WTIV nie są dostępne, programiści często wprowadzają do gry statki z żurawiami o dużym udźwigu (HLCV). Zostały one pierwotnie zbudowane do innych celów, ale dobrze nadają się do budowy farm wiatrowych. Na przykład Svanen został pierwotnie zbudowany w celu zainstalowania dużego mostu. Może unieść ładunek o wadze 8700 ton, a jego opłata za czarter jest dość niedroga, ponieważ obecnie rzadko robi cokolwiek innego. Thialf ma udźwig 12 000 ton i jest jednym z największych statków dźwigowych na świecie. Jednak rzadko jest on stosowany w sektorze morskiej energetyki wiatrowej, ponieważ jego czarter jest bardzo drogi.

Żuraw stabilizowany nogami jest lżejszą wersją podnośnika i nadaje się tylko do instalacji mniejszych turbin o mocy 2 MW na płytkich wodach. Stają się one rzadkością w tym sektorze, ponieważ farmy wiatrowe oddalają się od brzegu.

Do sektora wkraczają nowe statki, które są specjalnie zaprojektowane do pracy na wzburzonym morzu, takie jak Wind Server opracowany przez duńskiego dostawcę usług morskich DBB Jack-up Services. Będzie on mógł pracować przy falach o wysokości 2,0-2,5 metra, podczas gdy norma dla większości innych statków to 1,5 metra. To z kolei pozwoli statkowi działać przez około 320 dni w roku, w przeciwieństwie do 200, co z kolei spowoduje znaczne obniżenie kosztów.

Statki transferowe z załogą

Statki do przewozu załogi (CTV) mogą poruszać się z prędkością od 25 do 30 węzłów i są używane głównie do operacji i konserwacji. Na początku tego sektora statki, takie jak łodzie rybackie i statki badawcze, były wykorzystywane do transportu techników do morskich lokalizacji wiatrowych, ale wraz z rozwojem sektora rynek transferu załóg stale ewoluował.

Niemiecka siedziba Alpha Ventus jest obsługiwana przez łodzie wiosną i latem oraz helikoptery zimą. Przepisy obowiązujące w miejscu zabraniają wykonywania rejsów przy falach o wysokości większej niż 1,5 metra, ale śmigłowce mogą być używane nawet przy stosunkowo silnym wietrze, chociaż ich użycie może być ograniczone przez słabą widoczność. Śmigłowce mogą zwykle przewozić trzech techników wraz z wyposażeniem przy maksymalnej prędkości 245 km / h, w porównaniu do około 45 km / h w przypadku OTVK. Oprócz przenoszenia załogi helikoptery są wykorzystywane do działań ratowniczych i wsparcia medycznego. Na wodach niemieckich odgrywają również aktywną rolę w fazie budowy. Kiedy budowano Meerwind, Siemens Wind Power zdołał skrócić czas transportu o 80 procent w przypadku transportu techników, a także uniknąć choroby morskiej. Helikoptery były również używane na etapie budowy Borkum Riffgrund i Nordsee Ost.

Łodzie robocze to wypróbowana i przetestowana metoda uzyskiwania dostępu do morskich lokalizacji wiatrowych, w mniejszym stopniu do helikopterów. Statki są stosunkowo niedrogie i mogą pomieścić dużą liczbę techników, ale ich czas reakcji i możliwość dostępu do miejsc są ograniczone warunkami pogodowymi. Śmigłowce są drogie i mogą przewozić tylko niewielką liczbę techników, ale mogą szybko reagować, a stan morza nie wpływa na ich działanie. Są używane od lat w sektorze ropy i gazu, ale są nowością w morskiej energii wiatrowej. Z tego powodu istnieje pewien stopień niepewności co do ich potencjalnej przydatności w sektorze. Te dwa tryby mogą się uzupełniać, przy czym łodzie robocze mogą być używane do zaplanowanej konserwacji zapobiegawczej, gdy nie ma ryzyka dla turbin i helikopterów w bardziej nagłych sytuacjach i prawidłowej konserwacji, w której czas reakcji ma kluczowe znaczenie dla skrócenia czasu przestoju turbiny.

Wiele firm obsługuje katamarany, które mają większą prędkość i wagę niż inne typy statków. Większość katamaranów jest wykonana z aluminium, ponieważ jest to tańsze niż materiały kompozytowe. Jednak kompozyty są lżejsze, co pozwala jednostce przenosić większą ładowność, co z kolei zmniejsza koszty operacyjne. Jednym z najnowszych projektów na rynku jest EVOC22 (wydajny, wszechstronny katamaran morski o długości 22 metrów) opracowany przez firmę CTruk z siedzibą w Essex w południowo-wschodniej Anglii. Statek ma 7,6-metrową belkę, 1,25-metrowe zanurzenie i zawiera ruchomą sterówkę i elastyczny system pokładowy, który pozwala na zmianę z przewożenia do 12 techników na zapewnienie 72 metrów kwadratowych przestrzeni na pokładzie dla wyposażenia. Statek napędzany jest dwoma 800-konnymi silnikami wysokoprężnymi z turbodoładowaniem i przewozi 24 000 litrów paliwa.

Statki Twin Hull (SWATH) Small Waterplant Area to katamarany o zmniejszonym przekroju kadłuba na powierzchni morza, gdzie energia fal jest najsilniejsza. Daje to statkowi dodatkową stabilność, szczególnie przy dużych prędkościach. Jednak statki SWATH są drogie i wymagają większej konserwacji.

Statki noclegowe

Statki te będą prawdopodobnie coraz częściej rozmieszczane, ponieważ farmy wiatrowe stają się coraz bardziej złożone i przemieszczają się dalej w morze. Przekształcone promy wycieczkowe są używane obok promów typu roll-on / roll off. Statki te mogą zwykle pomieścić do 100 osób i mogą obejmować sale konferencyjne i konferencyjne, a niektóre większe statki mają również baseny na pokładzie i strefy wypoczynkowe na pokładzie.

DONG Energy korzysta z morskiej platformy mieszkalnej w swoim projekcie Horns Rev 2 w Danii. Platforma może pomieścić 24 osoby i umożliwia dostęp do transformatora farmy wiatrowej przez przejście. Platforma transformatorowa w Global Tech 1 ma pomieszczenia dla 34 personelu operacyjnego, a także dźwig, lądowisko dla helikopterów i części zamienne w kontenerach.

W kilku brytyjskich projektach wykorzystano przekształcone promy jako pływające miejsca noclegowe. Są one zakotwiczone blisko farmy wiatrowej, co skraca czas transportu dla OTVK, a także zmniejsza zużycie paliwa, jednocześnie zwiększając produktywność.


Obejrzyj wideo: EEC2019: Morska energetyka wiatrowa (Może 2022).