Hoewel offshore windturbines veel later zijn ontstaan, is hun basisontwerp bijna identiek aan dat van windturbines op het vasteland. Er zijn echter een paar belangrijke verschillen in het ontwerp, en de meeste daarvan beginnen vanaf de grond.

De omgevingsfactoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerp van offshore-windturbines maken de productie-efficiëntie op open water tot een uitdagend vooruitzicht. Maar de technologie wordt steeds beter, en de toenemende vraag naar goedkope en efficiënte windenergie stuwt de innovaties al voort.

Onshore Vs. Offshore windturbine-ontwerp – verschillen en belangrijkste overwegingen

Funderingen

Windturbines die op land worden gebouwd, gebruiken doorgaans betonnen funderingen. Offshore turbines kunnen meer creativiteit vereisen als het gaat om funderingen, afhankelijk van de diepte van uw bouwplaats.

De grootste moeilijkheid met offshore windturbine-ontwerp is niet de eigenlijke turbine. Onshore turbines kunnen grotendeels worden gerepliceerd voor offshore gebruik. Het probleem is dat sommige standaardontwerpopties onbetaalbaar duur zijn om in diep water te gebruiken, vooral met meerdere windturbines. Veel funderingsoplossingen die gebruikelijk zijn voor toepassingen op het land, zijn niet geschikt voor diepwatertoepassingen.

Er is een grote verscheidenheid in de manier waarop offshore-turbines worden opgezet. Sommige zijn gebouwd op onderzeese torens; andere zijn drijvend of half-afzinkbaar en verankerd. Alles hangt af van de ideale locatie om wind te vangen.

Veel van de technologie die wordt gebruikt voor offshore turbineconstructies en -funderingen is ontleend aan de olie- en gasindustrie. De basis en de semisubmersible-technologie, evenals de ankers en standaardpraktijken voor het handhaven van de stabiliteit, komen rechtstreeks uit het draaiboek van die industrie – die al tientallen jaren offshore-constructies onderhoudt.

Funderingsontwerp is momenteel een hot topic in de offshore windenergieproductie. Er wordt momenteel veel gediscussieerd over hoe het ontwerp van deze funderingen kan worden gerevolutioneerd om het potentieel van de offshore-markt effectiever te benutten. Goedkopere structuren verlagen de totale kosten van de geproduceerde energie en maken projecten mogelijk.

Diepte van het water & Afstand van de kust

Het opzetten van een windturbine aan land is doorgaans veel eenvoudiger dan een offshore windturbine. Bij offshore-constructie moet je rekening houden met de waterdiepte voor onderzeese constructies en de afstand tot de kust voor het leggen van kabels om de elektriciteit op de markt te brengen.

In de wereld van windenergieproductie wordt ondiep water beschouwd als alles wat 30 m of minder diep is – dit zijn meestal conventionele torenconstructies die op de zeebodem worden geplaatst. Zodra je meer dan 30 meter diep gaat, kom je in een overgangsgebied waar een vakwerkconstructie zou worden gebruikt voor het onderzeese deel van de toren. Zestig meter en dieper wordt beschouwd als diep water, en windturbines zijn hier verankerde halfafzinkbare schepen.

De rotorgrootte in de turbine neemt toe naarmate je verder uit de kust komt.

Torengrootte & de pitch-actuator

Alle offshore-windturbines zijn pitch-gestuurd omdat er meer vermogen per toren is (pakkend, nietwaar?) met blad pitch-controle. Offshore turbines zijn meestal groter, omdat ze niet alleen goed geschikt zijn voor een constante offshore bries, maar ook omdat een offshore fundering een veel groter percentage van de totale kosten van de turbine uitmaakt (vergeleken met land) en het belangrijk is om elke mogelijke megawatt uit de structuur te persen voordat de volgende wordt gebouwd.

De kosten van een pitch control systeem nemen niet substantieel toe van onshore naar offshore toepassingen. De eindtrap wordt misschien groter, maar de hersens zijn hetzelfde. Daarom wordt de pitch actuator een groter percentage van de kosten naarmate een turbine kleiner wordt, maar het omgekeerde gebeurt ook naarmate de turbine groter wordt. Met andere woorden, de kosten van een geavanceerde pitch-actuator zijn een druppel op een gloeiende plaat voor offshore-projecten.

Betrouwbaarheid van de windbron

Het grootste voordeel van offshore-wind is dat hij betrouwbaar en stabiel is. Zelfs in ondiep water is de wind meestal betrouwbaarder dan aan land. Stabiele passaatwinden dragen bij tot sterke elektriciteitsproductiecijfers op offshore locaties.

In het binnenland moet de wind ook concurreren met:

• Hills
• Trees
• Man-made structures

Slijtage

De gestage wind op zee betekent dat er waarschijnlijk meer slijtage zal zijn aan de turbine. Het gebruik van sterke, goed gemaakte componenten met een lange levensduur zal het onderhoud van offshore turbines minder problematisch maken.

Een problematisch onderdeel van de afschrijving van offshore turbines is de onvermijdelijke zoutwatercorrosie die bij het territorium hoort. De materialen van de turbine moeten van mariene kwaliteit zijn — zelfs de pitch control componenten die niet direct aan het weer worden blootgesteld moeten extreem corrosiebestendig zijn.

Onderhoudsbehoeften

Elke windturbine zou zo onderhoudsvrij mogelijk moeten zijn — minimale stilstandtijd staat gelijk aan maximale winst. Maar de behoefte aan een probleemloos park is het grootst bij offshore turbines. Door het onvoorspelbare weer en de logistieke problemen om de turbines te bereiken, is onderhoud aan offshore-torens moeilijk en veel duurder dan aan land.

Het hebben van een goede pitch control-oplossing wordt vooral belangrijk in offshore-toepassingen. De topmodellen van gedigitaliseerde actuatoren op de huidige markt zijn onderhoudsvrij: Hou ze gewoon schoon voor de warmteafvoer!

Bridging the Gap in Offshore Potential

De interne werking van offshore en onshore windturbines zijn grotendeels hetzelfde. De verschillen zitten hem in de locatie waar je de zaden van je park plant.

Twee ontwikkelingen helpen de kloof tussen windturbinebedrijven en het potentieel van offshore te overbruggen. De eerste is de voortdurende innovatie in diepwater funderingen. De tweede is het gebruik van veelzijdige bladhoeksystemen die kunnen worden aangepast aan grotere turbines en risicovol onderhoud minimaliseren.