Utvikling av installasjon- og forankringskonsept for flytende offshore vindturbin

Abstract

Denne masteroppgaven er en del av utviklingen av det flytende vindturbinkonseptet Njord. Det blir i denne oppgaven fokusert på utvikling av løsninger i tilknytning til en mulig nært forestående Njord-pilot. Det har vært et delt fokus i oppgaven, der første del omhandler mulige installasjonsmetoder for pilotturbinen, og andre del tar for seg utviklingen av et reguleringssystem for forankringslinen. Hovedfokus i utviklingsprosessene har for begge delene vært gjennomførbarhet og bruk av eksisterende teknologi og løsninger. Oppgaven har evaluert aktuelle installasjonsmetoder for en Njord-pilot. Under analysen ble Hywind, som er et konkurrerende flytende vindturbinkonsept utviklet av tidligere StatoilHydro, benyttet som sammenligningsgrunnlag. Analysen har vurdert de tre best egnede alternativene mot hverandre etter en utfyllende redegjøring for hver av dem. Hvilke av metodene som vurderes som den best egnede, vil måtte avgjøres basert på videre analyser og med hensyn på plasseringspunkt og kostnadsrammer for pilot- prosjekt. Reguleringssystemet skal betjene et behov for endring av forankringslinenes lengde. På grunnlag av en grundig konseptutvikling og konseptscreening ble anvendelse av såkalt strandjekk ansett som den beste løsningen. Videre ble konseptet implementert i Njord og satt i sammenheng med andre momenter ved forankringssystemet. En løsning for reguleringssystemets innfesting til vindturbinen er utviklet og kontrollert mot dynamisk og statisk belastning. Alle beregninger er utført i henhold til relevant standardverk og rutiner ved offshore dimensjonering. En forenklet økonomisk analyse av reguleringssystemet er også gjennomført. Det er innhentet kostnadsoverslag for strandjekk og utstyr tilknyttet strandjekk. Produksjons-, utviklings- og innkjøringskostnader inngår også som en del av kostnadsanalysen. This master thesis is a part of the development of Njord B, a floating wind turbine concept at The University of Life Sciences (UMB). The focus has been on the development of solutions in connection with a possible imminent Njord pilot. It has been a shared focus between the possible installation methods for the pilot wind turbine and the development of a length adjustment system for the mooring lines. The main focus in the development processes for both parts have been feasibility and to a large extent the use of existing technology and solutions. The thesis has evaluated possible installation methods for a Njord B pilot. During the analysis were, Hywind which is a competing floating wind turbine concept, used as a reference point in the development process. The analysis has considered the three most suitable options against each other after an exhaustive research on each of them. The analysis concluded that towing of fully mounted wind turbine in a vertical position will be one of the most appropriate solutions. In this way issues regarding onsite lifting and pivoting will be avoided, but will require a more complex installation process. Length adjustment system will serve a need for changing mooring line length. On the basis of a thorough concept development process and concept screening, so-called strandjacks where regarded as the most favorable solution. Furthermore, the concept was implemented in Njord and seen in context with other elements of the length adjustment system. A solution for fixing the length adjustment system in the wind turbine tower was also developed, and checked with regard on dynamic and static load. All calculations are performed in accordance with relevant standard work and routines in offshore design. An economic analysis of length adjustment system is implemented. The analysis obtained cost estimates for strandjack and equipment associated with the jack. Production and commissioning costs are also included as part of the cost analysis.