Techniek&innovatie
De door Damen Shipyards gebouwde kabellegger 'Nexus' aan het werk in het Gemini offshore windpark. Foto: Flying Focus

Fundatie Gemini windpark voltooid


Offshore industrie maakt energieakkoord haalbaar

Auteur: Jan Spoelstra | Publicatiedatum:

Eén blik op de kaart van het vlakke Nederland laat zien dat waterkrachtcentrales niet rendabel zijn. Eén vluchtige studie op het aantal zonne-uren verwerpt zonne-energie als grootschalige energiebron voor Nederland. Biomassa is omstreden vanwege de grote hoeveelheid landbouwgrond die het opeist in een wereld met straks meer dan zeven miljard mensen. Maar feit is dat wanneer het Gemini offshore windpark operationeel is, Nederland in één klap 20 procent meer duurzame energie produceert. Met een volgend soortgelijk windpark liggen de doelstellingen voor 2023 uit het energieakkoord voor het grijpen. Welke schepen, bedrijven en installatietechnieken maken dit mogelijk?

Met een flinke gang stuift een RIB van het gebouw van Groningen Seaports naar de Orange Blue Terminal in de Eemshaven. De schipper van de snelle rondvaartboot noemt het “zoutebroekendag hier in Groningen” - daarmee verwijzend naar de nette natte zoute broeken van de opvarenden tijdens een spectaculair tochtje door de Eemshaven. Aan boord zitten een aantal journalisten en in pak gestoken experts van Gemini en Van Oord.

Fotograaf Koos Boertjens wijst onderweg op een kadekraan die papier aan boord van een multipurpose schip zet: “Daar wordt de New York Times op gedrukt. Blijkbaar is papier hier goedkoper dan in de VS en is scheepvaart tegenwoordig zo efficiënt dat het uit kan.”

Het tot accommodatieschip omgebouwde diesel/elektrische vrachtschip 'Abis Dublin', met een crewtender langszij.Het gesprek gaat verder op het thema efficiëntie, en het gegeven dat ontwikkelaars en bouwers van offshore windparken hun werkzaamheden steeds efficiënter moeten uitvoeren om de prijs per kilowattuur van offshore windenergie omlaag te brengen. Daar lijkt offshore installatieschip ‘Aeolus’ van Van Oord aardig mee op weg. Begin september waren 88 van de 150 monopiles de grond in geheid en voorzien van transition pieces waar bovenop de torens en turbines komen. “In 3,5 maanden tijd voltooide Van Oord met haar eigen installatieschip en de ingehuurde ‘Pacific Osprey’ van Swire Blue Ocean de fundering van het gehele windpark. Ongekend snel, en dat terwijl het niet de meest milde zomer is geweest”, zegt Matthias Haag, CEO van Gemini.

Bij de ingang van de haven zien we op deze zonnige septemberdag, de natte broeken zijn inmiddels alleen nog maar zout, een zeehond zijn hoofd uit het water steken. Kijkt hij goedkeurend toe? Het spectaculaire tochtje wordt ronduit indrukwekkend wanneer de RIB gas terugneemt en de Aeolus nadert. Het schip heeft vanmorgen drie monopiles (ca. 850 ton per stuk) aan boord gezet en is bezig met het laden van de derde van drie verloopstukken (240 ton per stuk). De Aeolus doet dat terwijl het op de vier poten opgekrikt naast de Orange Blue Terminal staat. Vanuit het lage gezichtspunt in de RIB kijk je helemaal onder het schip door. Haag: “Het blijft indrukwekkend om dit te zien.”

Op maat ontworpen

Alles aan het Gemini offshore windpark is groot. De 150 fundatiepalen wegen tussen de 700 en 900 ton, hebben een diameter van ongeveer 7 meter, gaan ongeveer 30 meter de zeebodem in en hebben een totale lengte van ongeveer 70 meter. Om zo min mogelijk staal te gebruiken, is iedere monopile op maat ontworpen voor zijn plaats in het windpark. Dat is kostbaar, maar het spaart grondstoffen. Haag: “Die extra engineering en productiekosten wegen op tegen de geringere hoeveelheid staal die je gebruikt. Normaal worden fundatiepalen in groepen van vijf of tien alle gelijk ontworpen en gefabriceerd.”

De door Van Oord ingehuurde 'Pacific Osprey' van Swire Blue Ocean tijdens het heien van een monopile voor het Gemini offshore windpark.Algemeen projectmanager Geert van Ek van Gemini voegt daaraan toe dat je bij die manier van installeren van allemaal identieke fundatiepalen eigenlijk de meeste fundaties overdimensioneert en dat maakt installatie tijdrovend en dus minder efficiënt en kostbaar: “Sommige monopiles moeten dan met meer kracht of impuls geïnstalleerd worden dan strikt noodzakelijk, en dat kan tot vervormingen in de staalconstructie leiden. Naast het sparen van staal kunnen we zo ook sneller en beter de fundaties installeren.”

De transition pieces hebben alle dezelfde afmetingen, aangezien de bovendiameter van de monopiles bij alle windmolens gelijk is. Offshore contractor Van Oord zet de verbindingsstukken met 104 bouten van 16 kg per stuk (en bijbehorende moeren) vast op de monopiles. Voorheen gebeurde dit veelal alleen met een laag cement (grout), maar op die constructiemethode moesten de bouwers terugkomen onder andere nadat de turbines in het Prinses Amaliawindpark te veel speling op de verbinding kregen.

Ondiep water uitdagend

In de offshore wordt vaak beweerd dat installatie op grote zeediepte zeer uitdagend is, maar de ondiepe Waddenzee is zeker zo uitdagend. “Het leggen van de exportkabel was een avontuur van 110 km lang, waarbij vooral de getijdenwerking op de Waddenzee, gecombineerd met een paar zomerstormen in juli en augustus, het extra moeilijk maakten”, aldus Van Ek.

Het installeren van de 1.500 ton wegende jackets voor de offshore high voltage stations door de 'Rambiz'.“Ondiep water en harde wind leverden verraderlijke golfslag op, het kon flink spoken”, vervolgt de projectmanager. “We moesten in de Waddenzee met installatieschepen met weinig diepgang werken, schepen die per definitie slecht tegen zware zeegang kunnen. Het betrof kleine pontons en boten die droog konden vallen. Bovendien heeft dit soort installatieschepen weinig of geen accommodatie, waardoor we onze mensen ook veel heen en weer moesten varen met crewtenders. Het was echt een flinke logistieke operatie.”

Het ingraven van de kabel in de Waddenzee gebeurde met de trencher ‘Nessie II’, een voertuig dat op rupsbanden over de zeebodem rijdt, de kabel aan de voorzijde vastgrijpt en aan de achterzijde via een in de zeebodem stekende stinger de bodem in geleid.

“Een van de meest uitdagende installatiewerken was het boren van een tunnel onder bestaande stroomkabels door ter hoogte van Rottumeroog”, vertelt Van Ek. Daartoe rustte Van Oord de ‘WaveWalker 1’ uit om via HDD (horizontal directional drilling) twee tunnels van 800 meter lengte te boren. De WaveWalker 1 is een platform dat op vier poten op de bodem vastgezet kan worden en dat nog een set van vier poten heeft die ten opzichte van de andere vier kunnen bewegen. Zo kan het platform langzaam en stabiel voortkruipen.

Nodige hoofdbrekens

Na het boren van een tunnelsectie voor de kabel werd eerst een laag bentoniet (een fijnkorrelige maar stijve waterdichte kleisoort) op de tunnelwand aangebracht, waarna de tunnel versterkt werd met kunststof buissecties, alvorens de exportkabel erdoor getrokken werd. Het boren leverde volgens Didi te Gussinklo Ohmann, projectdirecteur Gemini bij Van Oord, de “nodige hoofdbrekens op”.

Het leggen van de exportkabels in de Waddenzee, met linksboven de 'Wavewalker 1', uiterst rechts de trencher 'Nessie II' en op de voorgrond het werkschip 'Stemat 88'.De investering van 2,8 miljard euro in het Gemini offshore windpark, dat 85 km ten noorden van de Eemshaven ligt, levert door de hele maritieme keten heen bedrijvigheid op. “Wij hebben de ‘Nexus’ bij Damen Shipyards besteld puur om dit werk aan te kunnen”, zegt Te Gussinklo Ohmann. “Het schip kan gedurende de winter lang door blijven werken. De twee exportkabels tussen het onshore transformatorstation en de offshore substations zijn inmiddels gelegd en aangesloten. Bij goed weer zullen de Nexus en in mindere mate kabellegschip ‘HAM 602’ dit najaar de infield kabels leggen en aansluiten. De   HAM 602, die het grootste deel van de kabels tussen de molens en substations gelegd heeft, zal minder lang door kunnen werken.”

Voor de werkzaamheden in het komende jaar liet Acta Marine uit Den Helder door CIG uit Groningen een nieuw accommodatieschip bouwen voor 85 mensen. Abis Shipping uit Harlingen bouwde twee van zijn diesel-elektrische vrachtschepen uit de D-serie (‘Abis Dublin’ en ‘Abis Dover’) om tot accommodatieschepen. “Tijdens deze milde nazomerdag in september hebben we vijfhonderd mensen offshore aan het werk”, vertelt de projectdirecteur van Van Oord.

Voor het ingraven van de stroomkabel op de Noordzee en de infield kabels rustte C-Job Naval Architects de ‘Jan Steen’ uit voor ROV (remotely operated vehicle) operaties. Vanuit dit schip van Van Oord werd een rupsvoertuig dat over de bodem rijdt aangestuurd. Deze ROV heeft een aantal waterjets waarmee hij het zand onder de zojuist gelegde kabel vermengt met water. De kabel zakt vervolgens onder zijn eigen gewicht de zeebodem in.

Ook wisten de 150 te installeren offshore windturbines de Koninklijke Marine te mobiliseren. Na het in kaart brengen van het tracé van de exportkabel door Geo Focus zijn acht mijnen en bommen uit de Tweede Wereldoorlog tot ontploffing gebracht.

Deinende platforms

Het relatief slechte weer van afgelopen zomer bracht nog een hoofdbreken met zich mee: het installeren van de twee offshore high voltage stations (OHVS). De jackets van deze substations werden op een ponton aangevoerd en de ‘Rambiz’ van het Belgische Scaldis Salvage & Marine Contractors lag klaar om de jackets te installeren. Dat moesten de offshore contractors vanwege de weersomstandigheden tot twee keer toe afbreken. “We hadden te maken met twee deinende platforms. Dan is het heel moeilijk om de last gelijkmatig in de haak te grijpen. We hebben overwogen om terug naar de haven te gaan, om de jackets in de haven al in de kraan te hangen en zo naar de offshore locatie te varen. Bij de derde poging was het echter prachtig weer, alsof we in het Caribisch gebied waren, en verliep het voorspoedig.”

De 'Jan Steen' van Van Oord werd omgebouwd tot platform vanwaar ROV-operaties worden uitgevoerd om de kabels in de Noordzee in te graven.De topsides van deze constructies werden zonder problemen geïnstalleerd. Deze transformatorstations brengen de 33 kilovolt die van de turbines afkomt omhoog naar 220 kilovolt. Een hogere spanning betekent lagere stroomsterkte, minder warmteontwikkeling in de stroomkabel en dus minder verliezen tijdens het transport. Aan land wordt het voltage verder omhoog gebracht naar 380 kilovolt.

Pragmatische aanpak

De projectorganisatie van Gemini heeft twee hoofdaannemers gekozen: Siemens voor de productie, installatie en het onderhoud aan de 150 windturbines van 4 megawatt per stuk, en Van Oord voor de aanleg van de fundaties van het windpark, het leggen van de kabels, installeren van de substations en het aannemen van de keten van onderaannemers die aan het park meebouwen. “Van Oord heeft een hele flexibele en pragmatische aanpak bij dit project en daar zijn we erg blij mee”, aldus Van Ek. “De schepen blijven bij slecht weer lang buiten, zonder te werken. Als we vervolgens ook maar even een moment mooi weer hadden om de twee installatieschepen die de fundaties plaatsen aan het werk te zetten, waren er weer twee fundaties geïnstalleerd. Dit was een van de redenen waardoor Van Oord in staat was de fundaties in zo’n korte tijd te installeren.”

Momenteel rusten Van Oord en Siemens de Pacific Osprey en de Aeolus uit om de torens, gondels en rotorbladen te installeren. Daarvoor worden een soort rekken aan dek gezet waar de aannemers verschillende onderdelen gemakkelijk op vast kunnen zetten. De Aeolus kan alle onderdelen voor zes windmolens aan boord nemen, de Pacific Osprey is iets groter en kan acht torens, acht gondels en 24 rotorbladen aan boord nemen. Voor het aan boord nemen van de onderdelen van de windturbines varen beide installatieschepen heen en weer naar het Deense Esbjerg. De turbines moeten rond de jaarwisseling tussen 2016 en 2017 geïnstalleerd zijn, maar Van Ek houdt een slag om de arm: “Fundaties zijn zwaar en vangen weinig wind naar rato van hun gewicht. Rotorbladen moeten echter zo veel mogelijk windvangen en licht zijn. Daarom is het werk dat de twee installatieschepen voor de boeg hebben meer afhankelijk van de weersomstandigheden dan het plaatsen van de fundaties.”

Energieakkoord

De 'Aeolus van Van Oord, met aan boord onderdelen voor de fundatie van het Gemini offshore windpark, op weg naar de Eemshaven.“Nederland gebruikt jaarlijks ongeveer 100 terawattuur aan elektriciteit”, zo rekent Matthias Haag, CEO van Gemini, ons voor op de snelle RIB door de Eemshaven. “Ongeveer 12 procent daarvan wordt momenteel duurzaam opgewekt via windenergie, biomassa en een beetje waterkracht- en zonne-energie. Als het Gemini windpark in 2017 volledig op het Nederlandse stroomnet is aangesloten, stijgt het aandeel duurzame energie met 2,6 terawattuur, plus 20 procent duurzame energie en anderhalf keer zo veel offshore windenergie als er nu geïnstalleerd is.”

Daarmee is de afspraak van 14 procent duurzame energie in 2020 uit het energieakkoord in één klap in de pocket. Als er ook maar een beetje vaart gezet wordt achter de plannen voor offshore windparken Borsele I en II, lijkt het volgende doel van onze overheid (16 procent duurzame energie in 2023), maar weinig ambitieus ten opzichte van wat de Nederlandse offshore industrie voor elkaar kan krijgen.

Foto's: Flying Focus

Deel deze pagina
Planning Gemini offshore windpark

Mei 2014:
Financiering is rond, de bouw kan starten.

Tot juli 2015:
Het in kaart brengen van het tracé voor de stroomkabels, het storten van de stenen rond de fundaties en het gereedmaken van het materieel.

Juli 2015:
Stenen storten om de fundaties te beschermen tegen erosie is afgerond.

Juli 2015:
Start installeren van de fundaties door de Pacific Osprey en de Aeolus.

Augustus 2015:
Installeren van offshore high voltage stations door de Rambiz van het Belgische Scaldis.

September 2015:
Het boren van de tunnel onder bestaande stroomkabels ter hoogte van Rottumeroog is succesvol afgerond.

September 2015:
Afronden van het installeren en aansluiten van de exportkabel van het windpark, door de Noordzee, door de Waddenzee en richting de Eemshaven.

Oktober 2015:
Afronden 150 fundaties en transition pieces.

Februari 2016:
Start installatie turbines.

December 2016 / januari 2017:
Afronden installatie windturbines.

Ondertussen wordt doorgewerkt aan het leggen en aansluiten van de infield kabels. Ook worden de OHVS’s in dienst gesteld. De windmolens worden wanneer ze klaar zijn één voor één in bedrijf gesteld gedurende 2016 en het voorjaar van 2017. 

Aandeelhouders en financiering

Het Gemini offshore windpark heeft vier grote aandeelhouders die de financiering hebben geregeld. Northland Power (60 procent) leidt de bouw en de exploitatie. Van Oord (10 procent) is aangewezen als hoofdaannemer voor alle installatiewerkzaamheden (behalve de turbines), Siemens (20 procent) levert de 150 windturbines (4 megawatt per stuk) voor Gemini en verzorgt ook het onderhoud daarvan. Via afvalverwerker en duurzame energieleverancier HVC kunnen waterschappen en gemeenten via aandelen in het bedrijf een stap zetten in duurzame energie. Het Northland deel van de financiering liep via 25 banken wereldwijd, waaronder Japan en Australië. De Europese Investeringsbank is doorslaggevend geweest.

Betabanen

Maritiem Nederland

Welkom op de site van Maritiem Nederland, hét opinie- en vakblad voor de gehele maritieme sector in Nederland.

Editie MN 09-2018

Partners Maritiem Nederland