1.1 Het belang [Geldend t/m 19-08-2014]

Nederland heeft sterke spelers met innovatieve productielijnen voor ondersteuningsconstructies van windturbines. Deze bedrijven zijn marktleider, en willen deze positie borgen en verder uitbouwen.

Naast het optimaliseren van bestaande ondersteuningsconstructies door middel van de juiste ontwerpmethoden en toepassing van integrale ontwerp- en optimalisatie tools, is kostendaling mogelijk door het ontwerpen van geheel nieuwe typen ondersteuningsconstructies en op het gebied van optimale fabricage door middel van bouwresearch.

1.2 De R&D activiteiten [Geldend t/m 19-08-2014]

• 1.

  Ontwerptools: Ontwikkelen van betere en goedkopere constructies dankzij verbeterde ontwerptools gebaseerd op de nieuwste ‘state-of-the-art’ ontwerpstandaarden. De regels en methoden waarmee ondersteuningsconstructies worden ontworpen zijn nog jong en worden regelmatig aangepast en slimmer en sneller gemaakt aan de hand van opgedane ervaringen, terwijl de funderingen steeds grotere en zwaardere turbines moeten dragen. (Langdurige) conditiemonitoring kan ontwerpregels voor vermoeiing en veiligheidsmarges aanscherpen. Het valideren en de certificering kan alleen door met proefopstellingen te testen.

• 2.

  Zee (bodem) onderzoek: Vergaren van meer kennis over ondergrond en golven en hun interactie met de fundering. De modellen waarmee ondersteuningsconstructies worden berekend kunnen verder worden geoptimaliseerd door testen in de proeftuin.

• 3.

  Nieuwe concepten: Ontwerpen en testen van nieuwe concepten, zoals nieuwe varianten (Tripod, SIWT, Twisted Jacket), geïntegreerd ontwerp van fundatie en toren, onderzoek naar slimme verbindingstechnieken zoals slip-joint of gelaste verbinding ter vervanging van grout en toepassing van andere componenten en materialen (composietmaterialen, sandwichconstructies).

• 4.

  Bouwresearch: snelle, efficiënte serieproductie van de ontwerpen, zoals die tevoorschijn komen uit de bovenstaande acties, zowel onshore als offshore, inclusief nieuwe lastechnieken.

2.1 Het belang [Geldend t/m 19-08-2014]

Een offshore wind park is nog steeds geen wind power station, maar een gecoördineerde samenbouw van componenten met een verschillende achtergrond. Het geïntegreerd ontwerpen op basis van de laagste cost of energy van het geheel in plaats van de ‘eigen’ component staat nog in de kinderschoenen, maar wordt steeds noodzakelijker gezien de toenemende omvang van de centrale en de turbines. De belangrijkste (technische) aspecten hierbij zijn – innovaties gericht op verhoging van de betrouwbaarheid en levensduur van (componenten van) het windpark, -geïntegreerd ontwerpen van turbine plus ondersteuningsconstructie plus netwerk, – optimalisatie van de windcentrale. Dit laatste steunt onder andere op een hogere mate van regelbaarheid van iedere turbine en de afstemming van de turbines op elkaar. Deze ontwerpaspecten zullen ondersteund worden door een geïntegreerde toepassing van meteorologische, aerodynamische, materialen en control-kennis.

2.2 De R&D activiteiten [Geldend t/m 19-08-2014]

• 1.

  Vergaande integratie van de kennis van offshore wind, aerodynamica, dynamica, materialen en regeltechniek

• 2.

  Innovaties van componenten van de windcentrale gericht op een verlaging van de cost of energy.

• 3.

  Vergroten van de betrouwbaarheid en levensduur van de windcentrale, door ‘design for reliability’, en optimalisatie van O&M methodieken

• 4.

  Uitwerken van een nieuwe windparkfilosofie, voor maximale opbrengst en betrouwbaarheid, verbeteren kennis offshore windklimaat

3.1 . Het belang [Geldend t/m 19-08-2014]

Offshore onderstations zijn groot en zwaar en daardoor duur en moeilijk te transporteren en installeren. Qua technologie zijn er allerlei uitdagingen die liggen op het gebied van HVDC, geavanceerde blindstroomcompensatie-apparatuur, DC-schakelapparatuur & vermogenselektronica en elektrotechnische beveiliging en besturing. Beheerders van onderstations en kabels kunnen niet terugvallen op voldoende statistische gegevens waaruit een onderhoudsbeleid en -strategie kan worden afgeleid. Het ontstaan van een offshore netwerk met e-hubs zorgt voor koppeling van offshore windparken en van de Europese markten. Het fluctuerende gedrag van wind wordt steeds meer bepalend voor de energiestromen in het Europese net. Een oplossing hiervoor is het smart transmission grid (of smart super grid), een net waarin op transmissieniveau slimme besturings- en regelmogelijkheden van energiestromen zijn ingebouwd.

De combinatie van proeftuin en demonstratieveld zal waarschijnlijk één offshore onderstation kennen. Dat onderstation mag licht, modulair en innovatief zijn, maar moet allereerst bedrijfszeker zijn en veilig. In de proeftuin worden interne kabels tussen de turbines gelegd. Monitoring technieken voor bepalen van locatie en status van de kabel kunnen daar getest worden. Slimme besturings- en regelmogelijkheden op windturbine-, onderstation- en windparkniveau kunnen in de proeftuin getest worden. Of een HVDC verbinding bij de proeftuin toegepast gaat worden hangt o.a. af van de afstand tot de kust. De leverancier van de elektrische infrastructuur van de proeftuin zal gevraagd worden te komen tot een maximale integratie van alle componenten in de elektrische systemen (dus van turbine tot aan het grid). Het is niet te verwachten dat de proeftuin op een interconnector zal aansluiten.

3.2 De R&D activiteiten [Geldend t/m 19-08-2014]

• 1.

  Het ontwerpen van een lichter en modulair offshore onderstation.

• 2.

  Het ontwikkelen van monitoring technieken voor het bepalen van de status van de kabel (partial discharge, trillingsmetingen, temperatuurbewaking, etc.) en ook voor preventie

• 3.

  Smart transmission grid. Het ontwerpen en demonstreren van slimme besturings- en regelmogelijkheden op windturbine-, onderstation- en windparkniveau. Regelbaar maken van HVDC verbindingen / innovatieve voorbereidingen van Net op Zee. Integreren van alle componenten in de elektrische systemen (dus van turbine tot aan het grid)

• 4.

  Ontwerpen en demonstreren van de combinatie van internationale transmissie met een offshore wind park met oog voor technische aspecten, inrichting van elektriciteitsmarkten en aanpassen van regelgeving. Vervolgens initiëren en leiden van standaardisatieactiviteiten die uiteindelijk leiden tot een transnationaal grid en e-hubs op de Noordzee

4.1 Het belang [Geldend t/m 19-08-2014]

Nieuwe schepen en equipment zijn nodig die grotere turbines en fundaties sneller en bij hogere zeegang installeren. Standaardfundaties zoals monopalen kunnen sneller geïnstalleerd worden, heigeluid moet gereduceerd worden. Ontgronding (scour) moet gecontroleerd plaatsvinden zodat geen steenstorting meer nodig is. Aansluiting van elektriciteitskabels op fundatie / windturbines en het offshore onderstation blijkt regelmatig een uitdaging te zijn. Kabels moeten doeltreffender worden gelegd en ingegraven. Afstemming tussen en vermindering van de componenten die offshore geïnstalleerd moeten worden, en het ontwerp zodanig aanpassen dat de assemblage zoveel mogelijk onshore kan plaatsvinden. Havens moeten worden vergroot en/of nieuw gebouwd. Wellicht is het rendabel extra havens midden in zee te bouwen, ook voor de operationele fase. Een goede infrastructuur en een optimale ‘supply-chain’ dragen bij in kostenreductie. Havens moeten worden vergroot en/of nieuw gebouwd.

4.2 De R&D activiteiten [Geldend t/m 19-08-2014]

• 1.

  Het ontwerpen en uittesten van nieuwe gespecialiseerde schepen en equipment voor installatie en O&M. Bijvoorbeeld schepen voor het vervoeren van complete molens, voor nieuwe fundatietechnieken zoals boren, en schepen die sneller en bij hogere zeegang kunnen installeren.

• 2.

  Het ontwikkelen en testen van sterk verbeterde installatiemethoden van standaardfundaties zoals monopalen; hoger heitempo, geluidsreductie, alternatieve inbrengingsmethoden (boren, trillen), ontwikkeling van methodes voor gecontroleerde ontgronding.

• 3.

  Het ontwikkelen en testen van betrouwbaardere en betere methodes van het ingraven (of boren) én aansluiten van de elektriciteitskabels.

• 4.

  Het verbeteren van de interfaces tussen componenten die offshore geïnstalleerd worden.

• 5.

  Onderzoek naar betere infrastructuur (incl. havens) en logistieke keten.

5.1 Het belang [Geldend t/m 19-08-2014]

Circa een kwart van de kosten van offshore windenergie zijn gerelateerd aan het beheer en onderhoud van windparken. Beheer en onderhoud staat nog in de kinderschoenen. Dit vormt een belangrijk aangrijpingspunt in het verlagen van de kosten. Veel grote en kleine Nederlandse MKB bedrijven zijn actief op dit gebied, of willen dat worden. Ook de Nederlandse kennisinstellingen zijn actief op dit gebied en hebben een goede kennispositie. Ook kan door effectief onderhoud de beschikbaarheid van windturbines verder worden opgevoerd wat direct leidt tot hogere productie en lagere Cost of Energy. Design for maintenance (redundantie, betrouwbaarheid) maar ook control strategies die partiële operatie van een turbine toestaan verhogen de productie van een park.

5.2 De R&D activiteiten [Geldend t/m 19-08-2014]

• 1.

  O&M en access methodiek uitwerken in concept en toetsen in de praktijk in bestaande parken en de proeftuin, ontwerp van nieuwe stabielere O&M schepen, en hotelschepen voor accommodatie.

• 2.

  Meten, monitoren en voorspellen van slijtage van componenten om gepland onderhoud te doen, en ongepland onderhoud zo veel mogelijk te vermijden.

• 3.

  Verbeteren van betrouwbaarheid van componenten, toevoegen van reserve onderdelen die op afstand ingeschakeld kunnen worden.

• 4.

  Organiseren van O&M bases in Nederlandse havens, in samenspraak met lijn 1: onderzoek naar kunstmatige werkeilanden op zee, clusteren van onderhoudsbasis zoals nu al gebeurt in Esbjerg.