Универсальный фундамент – прорыв в офшорной ветроэнергетике?

Морская (офшорная) ветроэнергетика – быстрорастущий сегмент мировой экономики. По прогнозу WindEurope, только в Европе установленная мощность офшорных ветровых электростанций к 2030 году вырастет в пять раз.

На сегодняшний день в мире наибольшее распространение получили следующие типы фундаментов для морских ветряных турбин:

Все эти типы оснований используются давно, проверены и хорошо себя зарекомендовали. С ними, однако, есть две проблемы. Первое: колоссальная трудоемкость и стоимость работ, связанных, к тому же, с серьезным вмешательством в окружающую среду. Второе, как ни странно, это шум при проведении работ. Казалось бы, кого волнует шум в десятках километров от берега? Однако, в забюрократизированной Европе не всё есть соответствующие правила. В частности, в Германии существуют довольно жесткие нормы, касающиеся шумового загрязнения морской акватории.

Поэтому не прекращается поиск экономически эффективных и не столь шумных технологий фундаментов.

Одним из таких решений, которое, похоже, может стать прорывным, является так называемый «Универсальный фундамент» (Universal Foundation), изображенный на фото.

Конструкция представляет собой стальную емкость (кессон) гигантского размера, которая устанавливается на дно без всякой предварительной его подготовки. Сам кессон называется Mono Bucket («моно-ведро»).

Особенность конструкции и технология установки обеспечивают заглубление (всасывание) кессона в грунт абсолютно горизонтально — с нулевым отклонением по вертикали.

Сам технологический принцип давно применяется в офшорной добыче нефти и газа при монтаже морских нефтегазовых платформ, но в ветроэнергетике, где работают другие нагрузки, он пока не использовался.

По собственной тяжестью и массой воды, конструкция с установленным сверху ветрогенератором с максимальными, на сегодняшний день, размерами и массой, является абсолютно устойчивой и самостабилизирующейся. Это показывают как моделирование, так и натурные испытания, которые проводятся аж с 2001 года на ряде объектов.

Поэтому данный вид фундаментов уже поступает в промышленную эксплуатацию. Он будет использован на строящейся морской ветряной ферме. Речь идет об объекте Deutsche Bucht в Германии. Частью электростанции установленной мощностью 252 МВт станут две гигантские ветряные турбины MHI Vestas V164s единичной мощностью 8,4 МВт, фундамент которых будет установлен на 40-метровой глубине.

В данном случае каждый Mono Bucket весит 1100 тонн и имеет диаметр 18,5 метров (его масса рассчитывается в зависимости от глубины веса ветрогенератора).

Монтаж абсолютно бесшумен, поскольку никаких операций, связанных с бурением/забиванием, не производится.

Такой фундамент требует на 25% меньше стали по сравнению с моно-сваей.

Время монтажа фундамента уменьшается до трех-семи часов. Это абсолютно ничтожная часть времени по сравнению с традиционным подходом. При этом турбина может сразу монтироваться на фундамент (при установке моно-сваи, где применяется бетонирование, существует интервал между завершением монтажа фундамента и установкой башни ветрогенератора).

Стоимость фундамента в целом (с учетом работ) снижается примерно на 25%.

Важным преимуществом является возможность полного демонтажа конструкции, при этом расходы на демонтаж примерно на 75% ниже по сравнению с традиционными фундаментами. Это явное преимущество и с экологической, и с экономической точек зрения.

Разумеется, существуют определенные ограничения, связанные с профилем морского дна, но они, насколько я понимаю, минимальны.

Как известно, морская ветроэнергетика постепенно становится экономически конкурентоспособной с другими технологиями генерации. Новый тип фундаментов позволяет существенно сократить капитальные затраты и обеспечить таким образом дальнейшее снижение стоимости единицы вырабатываемой энергии.