DE INDUSTRIËLE BEDRIJVENGIDS
 

Loodrecht op volle zee

  • 04/09/2009, Ede

  • Offshore windturbines in ’t lood dankzij Enerpac’s Synchronous Lifting System
  • Bedrijf: Enerpac B.V.

 

Windturbinebouwer Bard Engineering GmbH ontwikkelde een uniek concept voor het fundament van zijn windturbines. De mast staat namelijk op een ondersteuningskruis dat bóven het wateroppervlak op drie hoofdpijlers rust. Voor het nauwkeurig en in korte tijd waterpas stellen van dit ondersteuningskruis wordt gebruik gemaakt van het Enerpac Synchronous Lifting System.

BARD Engineering werd in 2003 opgericht met als doel het bouwen van windturbines en offshore windparken. Vanuit de filosofie onafhankelijk te willen zijn van verschillende toeleveranciers, worden alle onderdelen en alles wat nodig is voor de installatie in de eigen fabriek ontwikkeld, vervaardigd dan wel geassembleerd. Daartoe behoort ook de ‘Wind Lift I', het schip dat speciaal gebouwd is om het windturbinepark op volle zee te installeren. Momenteel verrijst in de Noordzee, ongeveer 100 km ten noordwesten van het Duitse eiland Borkum, het windturbinepark ‘BARD Offshore 1'. Dit windturbinepark omvat 80 windturbines van het type ‘BARD VM', 5 MW machines, welke uitgerust worden met een zogeheten ‘doubly-fed induction generator' (DFIG).

Uniek fundamentconcept

De onderneming uit Bremen ontwikkelde een eigen, gepatenteerd concept voor het fundament van de windturbines: De BARD Tripile. De 90 meter hoge windturbine rust op drie hoofdpijlers met elk een lengte van 90 meter. Afhankelijk van de bodemgesteldheid, worden deze pijlers met behulp van een sjabloonconstructie 30 tot 45 meter in de zeebodem geheid. Daarbij wordt de positie met behulp van een satellietgestuurd navigatiesysteem nauwkeurig bepaald. Ook de hoogte van de pijlers boven de waterspiegel wordt op 3 tot 4 cm nauwkeurig automatisch vastgelegd. Deze drie pijlers zijn boven het wateroppervlak met elkaar verbonden door een kruisconstructie (cross piece) waarop de turbinemast staat. "Het unieke aan ons fundament is onder meer dat dit gedeelte en alle verbindingen boven het wateroppervlak zijn, want meestal staat de mast onder water op een fundament ", zegt Robert Ebert, Deputy Managing Director bij Bard Building GmbH & Co. KG. "Wij hebben er voor gekozen alle installatiewerkzaamheden boven water plaats te laten vinden. Dat heeft als praktische voordelen dat er minder duikers nodig zijn, dat we bij het bouwen minder afhankelijk zijn van de weersomstandigheden én dat we veel sneller en eenvoudiger onderhoud kunnen doen."

Waterpas met het 700 bar hydrauliek

Belangrijk is uiteraard dat het steunkruis waterpas staat zodat de turbinemast na plaatsing nauwkeurig in het lood staat. Enerpac leverde met haar hydraulische Synchronous Lifting System de oplossing voor het waterpas stellen van het steunkruis. "De verbindingsflenzen zijn niet altijd recht en vlak en het bleek onmogelijk om handmatig eventuele flensafwijkingen millimeternauwkeurig te corrigeren. Vandaar dat we hebben gezocht naar een mogelijkheid om de 500 ton wegende steunconstructie snel en nauwkeurig te kunnen stellen en dat was met synchroon gestuurde hydraulische cilinders", aldus Robert Ebert. Bij plaatsing van het steunkruis worden op iedere pijler, rondom verdeeld, drie cilinders gemonteerd met elk een capaciteit van 100 ton. Per fundament zijn dat dus negen cilinders met een totaal hefvermogen van 900 ton. De cilinders worden vervolgens gekoppeld aan de computer van het Synchronous Lifting System die zich aan boord van de ‘Wind Lift I' bevindt, waardoor uiteindelijk met één druk op de knop het steunkruis automatisch waterpas wordt gesteld. Daartoe wordt het steunkruis eerst door de cilinders circa 20 mm gelift om vervolgens vanuit die beginpositie met een nauwkeurigheid van 1 millimeter waterpas te worden gezet. De controle op het stelproces gebeurt door de software aan de hand van wegopnemers en een inclinatiemeter. Nadat het steunkruis waterpas staat, wordt dit met de pijlers vergrendeld door een 5 meter hoge betonnen mantel waarbij het beton als een ring van 13 centimeter dikte in een holle ruimte tegen de wand van zowel het steunkruis als de pijlers wordt gestort. "Er wordt niets gelast of gebout; de betonnen mantel vangt alle krachten op', legt Ebert uit.

Standaard cilinders

De cilinders blijven op hun plaats totdat het beton is uitgehard en worden dan weer gebruikt voor één van de andere fundamenten. Intussen gaat Bard wel verder met het opbouwen van het volgende fundament met andere cilinders. "We willen de fundamenten snel plaatsen en uitrichten en daarom kunnen we niet 3 à 4 dagen wachten tot het beton is uitgehard", aldus Ebert. Voor de eerste 50 windturbines zijn in totaal 450 standaard 700 bar cilinders besteld. "We verwachten dat we deze cilinders tweemaal gaan gebruiken", zegt Ebert. Dat lijkt weliswaar niet veel, maar door de dikwijls extreme weersomstandigheden en het zoute zeewater is niet 100% zeker hoe de cilinders daar op reageren. "We hebben voor de eerste test fase bewust niet voor kostbare speciale cilinders gekozen. Eerst maar eens kijken of dit in de praktijk werkelijk noodzakelijk is." Bard Engineering heeft behalve de cilinders geïnvesteerd in twee besturingsmodules van het Synchronous Lifting System. Enerpac heeft ook de training van Bard's mensen op het Synchronous Lifting System verzorgd. De resultaten zijn uitstekend, zo weet Ebert intussen. "Het mooie van dit hydraulische Synchronous Lifting System is dat het volautomatisch werkt. Menselijke fouten bij het handmatig waterpas stellen zoals bijvoorbeeld het opendraaien van een verkeerd ventiel, zijn met dit systeem volledig uitgesloten", zo besluit Robert Ebert.

Testturbine in Hooksiel

In Hooksiel nabij Wilhelmshafen, op 400 meter uit de kust, staat sinds ongeveer een jaar een testwindturbine. Daarbij werd voor de eerste keer het gepatenteerde BARD Tripile fundament toegepast, speciaal ontwikkeld voor offshore-toepassingen. Deze ‘nearshore' installatie is gelijk aan de 80 windmolens in het ‘BARD Offshore 1' windpark en heeft een nominaal vermogen van vijf Megawatt. Afhankelijk van het tij is het water ter plekke tussen de twee en maximaal acht meter diep. De pijlers van de BARD Tripile zijn ongeveer 44 meter in de bodem geheid. Daarbij werd gebruik gemaakt van 's wereld grootste heimachine. De verbinding met het elektriciteitsnet gebeurt via een 20-KV kabel.

Enkele kerngetallen

Gewicht rotor: 180 ton

Gewicht gondel (machinehuis): 280 ton

Gewicht mast: twee delen van resp. 130 en 160 ton

Gewicht fundamentpijler: 400 ton

Gewicht steunkruis: 500 ton

Hoogte fundamentpijlers: 90 meter

Hoogte turbinemast: 90 meter

Diameter rotor: 122 meter

Vermogen: 5 MW

Type windturbine: BARD VM

Telefoon
Tonen
Adres Galvanistraat 115
Postbus 8097
6710 AB  Ede
Gelderland - NEDERLAND
(Klik hier om de kaart te bekijken)