Teknisk beskrivning - Vindplats Göteborg
Teknisk beskrivning Vindplats Göteborg Teknisk_beskrivning.indd 1 2012-12-06 10:31 Beställare: Göteborg Energi AB Projektledare: Helena Nordström Handläggare: Jon Angelbratt Konsult: Sweco Environment AB Projektledare: Lars Grahn Biträdande projektledare: Henrik Bodin-Sköld Rapportdatum: 2012-11-23 Uppdragsnummer: 1311638000 Foto framsida: © Per Pixel Petersson, Healthy Graphics Teknisk_beskrivning.indd 2 2012-12-06 10:31 Innehållsförteckning Kapitel 1 Inledning 1.1 Bakgrund 1.2 Koordinat- och höjdsystem Kapitel 2 Allmänt om vindkraft 2.1 Vindenergi 2.2 Vindkraftverk Kapitel 3 Tekniska aspekter och begränsningar inom utredningsområdet 3.1 Förutsättningar för havsbaserad vindkraft 3.2 Lokalisering 3.3 Vindförutsättningar 3.4 Elanslutning från park till land 3.5 Befintliga ledningar 3.6 Civilflyget 3.7 Bottenförhållanden och geoteknik 3.8 Radiolänkstråk och länkstationer 3.9 Buffertzon farled 3.10 Ankringsplats 3.11 Våg- is- och strömningsförhållanden samt vattenstånd 3.13 Samlad bedömning av tekniska aspekter och begränsningar Sidan 5 5 5 6 6 6 9 9 9 10 11 12 12 12 14 14 14 14 16 Kapitel 4 Fundament 4.1 Inledning 4.2 Förutsättningar 4.3 Gravitationsfundament 4.4 Monopile-fundament 4.5 Tripod-fundament 4.6 Fackverksfundament 4.7 Inspända fundament 18 18 18 18 19 19 20 21 Kapitel 5 Anläggning av Vindplats Göteborg 5.1 Byggnation av fundament 5.2 Montering av vindkraftverk 5.3 Säkerhet, risker och avlysning 22 22 23 23 Kapitel 6 Drift och underhåll 6.1 Övertagande 6.2 Driftövervakning och service 6.3 Transporter 6.4 Säkerhet för personal 6.5 Vindkraftverkens hållbarhet 6.6 Brand 6.7 Isbildning 6. 8 Ljus- och hindermarkering 25 25 25 25 26 27 27 27 28 Kapitel 7 Avveckling 29 3 Teknisk_beskrivning.indd 3 2012-12-06 10:31 4 Teknisk_beskrivning.indd 4 2012-12-06 10:31 Kapitel 1 Inledning Kapitel 1 Inledning 1.1 Bakgrund Göteborg Energi AB utreder att anlägga en havsbaserad vindkraftpark inom Hake fjord i Göteborgs hamninlopp, kallad Vindplats Göteborg, se Figur 1. Vindplats Göteborg planeras för en etablering av maximalt 15 st. vindkraftverk, med höjd på maximalt 190 meter. Det är för närvarande inte möjligt att fastställa vilken typ av vindkraftverk som kommer att etableras eller dess exakta lokalisering inom utredningsområdet. Denna tekniska beskrivning är avsedd att komplettera den upprättade miljökonsekvensbeskrivningen med mer information avseende vindkraftsteknik. I den tekniska beskrivningen beskrivs hur vindkraftteknik fungerar generellt, vilka typer av fundament som finns tillgängliga, de tekniska förutsättningarna i området samt hur arbetet kommer att gå till vid etablerings-, drift respektive avvecklingsfasen. Figur 1.1. Utredningsområde för Vindplats Göteborg. 1.2 Koordinat- och höjdsystem I samband med framställning av kartor och hantering av gis-material har koordinatsystemet Sweref 99 TM använts. Det höjdsystem som använts i samband med gis är gcs wgs 1984. 5 Teknisk_beskrivning.indd 5 2012-12-06 10:31 Kapitel 2 Allmänt om vindkraft Kapitel 2 Allmänt om vindkraft 2.1 Vindenergi Vind är rörelser av luftmassor som huvudsakligen uppkommer till följd av tryckgradienter i atmosfären. Vinden innehåller rörelseenergi som i vindkraftverket konverteras till elenergi. Vindhastigheten ökar med höjden, detta för att friktionen från mark, byggnader och andra strukturer minskar mängden rörelseenergi. Friktionen skapar även turbulens vilket påverkar vindkraftverkets hållbarhet. Havsbaserad vindkraft har i regel mindre turbulens och högre vindhastighet relativt landbaserad vindkraft. Effekten som kan fås av vinden kan beskrivas enligt följande. För att öka effekten från ett vindkraftverk, dvs. utvinna en större andel av effekten som finns i vinden, kan den s.k. sveparean göras större genom att rotordiametern ökar. Sveparean för ett vindkraftverk i 3-5 MW-klassen överstiger 9 000 m2 vilket i storleksordningen motsvara mer än en fotbollsplan (7 000 m2). Densiteten och vindhastigheten är parametrar som är beroende av vindkraftverkets placering och dessa går följaktligen inte att förbättra på teknisk väg. Vidare ses att effekten från ett vindkraftverk ökar med vindhastigheten i kubik och följaktligen får man 8 gånger mer effekt ut vid fördubblad vindhastighet. All energi från vinden kan dock inte utvinnas. Enligt Betz’s lag, vilken bl. a redovisar hur mycket maximal relativ effekt som ett vindkraftverks rotor kan utvinna ur vinden, kan maximalt 59% av vindenergin utvinnas. I verkligheten utvinns inte 59% utan siffran är lägre på grund av förluster i generator, växellåda mm. För att studera hur effektivt ett vindkraftverk är ur produktionssynpunkt kan kapacitetsfaktorn beräknas. Detta är ett nyckeltal där man jämför den verkliga produktionen för ett år med den teoretiskt maximala, d.v.s. märkeffekt multiplicerat med antalet driftstimmar för ett år. Märkeffekt avser den effekt som verket lämnar vid märkvind (den vindhastighet då vindkraftverkets generator utvinner full effekt). Vanligtvis är kapacitetsfaktorn för ett vindkraftverk 25-45%, där det högre värdet svarar mot platser med goda vindförhållanden så som till havs. För att kartlägga hur vindförhållandena och klimatet ser ut på den tilltänkta platsen för en vindkraftspark utförs ofta mätningar. Oftast sker det med en mast som är cirka 100 meter hög. Parametrarna som främst är av intresse är vindhastighet, vindriktning, lufttryck, temperatur och turbulensförhållanden. Vanligtvis studeras två eller fler höjder, detta för att få en uppfattning om vindens förändring med höjden, den så kallade vindprofilen. Mätningen sker under minst ett år för att fånga säsongsmönster i vinden. Förutom mast kan fjärranalysutrustning i form av Sound Detection and Ranging (SoDAR) eller Light Detection and Ranging (LiDAR) användas. Fördelarna med fjärranalysmetoderna är att de mäter vindinformationen med högre vertikal upplösning, vilket ger en bättre bild av vindprofilen, samt att mätningar kan göras på högre höjd. SoDAR når till exempel upp till 200 meter vilket är svårt att nå med en vanlig mast. Mätningarna kan sedan användas i datormodeller för att beräkna vindförutsättningarna på andra platser än där vindmätningen urfördes. För att inte vindkraftverken sinsemellan ska störas av lävakar eller turbulens måste avståndet mellan vindkraftverken vara ca 600 m eller mer, beroende på deras höjd och rotordiameter. 2.2 Vindkraftverk För närvarande finns kommersiella havsbaserade vindkraftverken med kapacitet från 2-6 MW. Några vanligt förekommande mått på ett vindkraftverk är totalhöjd, rotordiameter, navhöjd och frihöjd. Dessa presenteras i nedanstående figur där totalhöjden är lika med frihöjden plus rotordiametern. 6 Teknisk_beskrivning.indd 6 2012-12-06 10:31 Kapitel 2 Allmänt om vindkraft Figur 2.1. Höjddefinitioner för ett vindkraftverk. Ett vindkraftverk har ett antal huvudkomponenter vilka visas i Figur 2.2. Delen som ”fångar” vinden är turbinen eller rotorn, vilken består av de tre bladen och navet. Bladen är vanligtvis tillverkade av kompositmaterial. Bakom navet sitter maskinhuset, även kallad nacell. Här finns el- och maskinutrustning så som generator och växellåda. Växellådans uppgift är att omvandla turbinens låga varvtal, vanligtvis mellan 5-15 varv per minut, via generatorn till elenergi. Växellådan på bilden kan ersättas med direktdrivna generatorer och idag används elektronik som justerar frekvens och spänning på utgående el. Maskinhuset sitter monterat på tornet. Uppe på maskinhuset finns mätare som kontrollerar vindens riktning och hastighet. Dessa styr så att verket är riktat mot vindriktningen. Ny forskning pågår där fjärrmätningsteknik (LiDAR) används för att mäta vindhastigheten ett antal hundra meter framför verket och därmed parera vindbyar och på så sätt minska slitaget på verket och öka dess tekniska livslängd genom att i förväg kunna reglera bladens vinkel och på så sätt erhålla rätt laster på utrustningen. I dag räknar man generellt med en teknisk livslängd på ett vindkraftverk med 20 år. Med framtidens nya vindkraftsteknik kan denna livslängd sannolikt förlängas. 1 Spinner 10 Bromsskiva 2 Spinnerfäste 11 Koppling 3 Blad 12 Generator 4 Pitchlager 13 Girväxel/motor 5 Rotornav 14 Torn 6 Huvudlager 15 Girkrans 7 Huvudaxel 16 Oljefilter 8 Växellåda 17 Generatorfläkt 9 Servicekran 18 Maskinhuskåpa Figur 2.2. Huvudkomponenter i ett vindkraftverk (från Siemens1). 1 Siemens (2011). Nya dimensioner – Siemens vindkraftverk swt-3.6-107. Källa: http://www.energy.siemens.com/hq/pool/hq/power-generation/renewables/wind-power/ E50001-D310-A103-X-5300_swt_3-6_107_sw.pdf 7 Teknisk_beskrivning.indd 7 2012-12-06 10:31 Kapitel 2 Allmänt om vindkraft Vid svag vind står ett vindkraftverk stilla. Vid ungefär 4 m/s startar vindkraftverket och effekten ökar sedan med ökad vindhastighet. Vindkraftverket uppnår maximal effekt runt 10-15 m/s. Vid 20-30 m/s stoppas de flesta vindkraftverk då de mekaniska lasterna kan bli för stora (det finns även fabrikat som reducerar effekten) . Havsbaserade vindkraftverk är i regel byggda för att stoppa vid högre vindhastigheter än landbaserade. Sambandet mellan vindhastighet och effekt kallas för effektkurva, se nedan Figur 2.3. Figur 2.3. Effektkurva för ett vindkraftverk. När ett vindkraftverk skall gå i drift vrider sig bladen fullt ut mot vindriktningen dvs. vinkelrätt mot vinden. Denna vinkel behålls till dess att märkeffekter uppnås (ca 10-15 m/s). När vindhastigheten (energin i vinden) överstiger den vindhastighet som krävs för att producera full effekt börjar bladen vrida sig ur vinden. På detta sätt reglerar vindkraftverket sin produktion för att inte överlastas. Denna reglering av bladen pågår kontinuerligt till dess att vinden understiger den hastighet som krävs för att leverera full effekt då bladen ställer sig vinkelrätt mot vindriktningen igen. När vindkraftverket skall stoppas vrids bladen så att de hamnar längs vindriktningen vilket innebär att bladen bromsar rotationen samtidigt som ingen energi kan tas ur vinden. Produktionen påverkas, förutom av vindhastigheten och rotordiametern, av tillgängligheten vilket definieras som antalet timmar per år som ett vindkraftverk kan producera el. Detta oberoende om det blåser eller inte. Tillgängligheten är historiskt mellan 95-98% för landbaserade och något lägre för de havsbaserade vindkraftverken. Den lägre tillgängligheten för havsbaserad vindkraft beror främst på de hårdare väderförhållandena till havs samt att de är mer svårtillgängliga för avhjälpande underhåll vid dåligt väder. Dock kan noteras att tillgängligheten för Middelgrund i Öresund har varit mellan 97-99% under de fyra första åren av drift2. 2 Jens H. M. Larsen et. al., (2005). Experiences from Middelgrunden 40 MW Offshore Wind Farm 8 Teknisk_beskrivning.indd 8 2012-12-06 10:31 Kapitel 3 Tekniska aspekter och begränsningar inom utredningsområdet Kapitel 3 Tekniska aspekter och begränsningar inom utredningsområdet 3.1 Förutsättningar för havsbaserad vindkraft För att uppnå god lönsamhet i en havsbaserad vindkraftpark behöver följande kriterier uppfyllas: • Det blåser mycket och ofta • Det är en kort sträcka för elanslutning på land (kostnadseffektivt) • Fördelaktigt (grunt) vattendjup De stora investeringskostnaderna för en havsbaserad vindkraftpark är vindkraftverken och fundamenten. Vindkraftverken svarar ofta för mer än halva investeringskostnaden och fundamenten kan kosta upp till en tredjedel av densamma. Detta kan jämföras med landbaserad vindkraft där fundamentskostnaden bara står för några till 10% av den totala investeringskostnaden. Även elnätsanslutningen är en betydande del av investeringskostnaden. I övriga kostnader kan miljöutredningar, projektledning, upphandling och uppstart respektive administration av vindkraftskooperativ ingå, se Figur 3.1. Övrigt Elnätsanslutning till land Turbiner Elnät i vindkraftparken Fundament Figur 3.1. Typisk fördelning av investeringskostnader vid byggnation av en havsbaserad vindkraftpark. Avvikelser är vanliga då de lokala förutsättningarna påverkar investeringskostnaderna. 3.2 Lokalisering Utredningsområdet för Vindplats Göteborg är beläget i Hake fjord mellan farlederna Böttöleden och Torshamnsleden, cirka 7 km öster om Vinga fyr och 8 km väster om Älvsborgsbron. Vindplats Göteborg planeras för upp till 15 stycken vindkraftverk av storleken 3,6 till 5,0 MW. Vindkraftverken placeras, enligt rekommendationer, på ett avstånd som är ca 5 rotordiametrar mellan vindkraftverken vinkelrätt mot förhärskande vindriktning och 7 rotordiametrar parallellt med förhärskande vindriktning. Totalhöjden för vindkraftverken är maximalt 190 meter. Vindplats Göteborg skulle kunna ge upp till 200 GWh per år vilket förser cirka 100 000 lägenheter med el. Utformning av Vindplats Göteborg framgår av Figur 3.2. 9 Teknisk_beskrivning.indd 9 2012-12-06 10:31 Kapitel 3 Tekniska aspekter och begränsningar inom utredningsområdet Figur 3.2. Utredningsområde för Vindplats Göteborg i Hake fjord vid Göteborgs hamninlopp samt område med begränsningar som kräver hänsyn. 3.3 Vindförutsättningar Vindkraftverk är designade för olika vindförutsättningar. Den internationella vindkraftsstandarden iec 61400, vilken vanligtvis följs av vindkraftbranschen, tar hänsyn till medelvind och turbulens på lokalieringsplatsen för vindkraftverken, se Tabell 3.1. Områden med hög eller mycket hög turbulens finns vanligtvis i kuperade och skogbeklädda områden. Tabell 3.1. Vindturbinklasser från standarden iec 61400. Klass Medelvind (m/s) Ia Hög vind – Högre turbulens 10.0 Ib Hög vind- Lägre turbulens 10.0 IIa Medel vind – Högre turbulens 8.5 IIb Medel vind – Lägre turbulens 8.5 IIIa Låg vind – Högre turbulens 7.5 IIIb Låg vind – Lägre turbulens 7.5 IV 6.0 I en vindkraftspark får inte verken stå för tätt då de riskerar att skapa lä för varandra vilket ger produktionsförluster. En tumregel är att det ska vara minst fem till åtta gånger rotordiametern mellan verken. Om man har en dominerande vindriktning bör man vara i det övre spannet av detta avstånd för den dominerande vindriktningen. I den vinkelräta vindriktningen kan avstånden vara något kortare. De beräknade vindförhållandena på ungefär 100 meter över havet för Hake fjord presenteras i Figur 3.3. Beräkningen baseras på vindmätningar utförda vid Vinga fyr och i Göteborgs 10 Teknisk_beskrivning.indd 10 2012-12-06 10:31 Kapitel 3 Tekniska aspekter och begränsningar inom utredningsområdet hamn. De dominerande vindriktningarna för Hake fjord är, som för stora delar av västkusten, väst till sydväst. Generellt kan man se att vindhastigheterna i medeltal beräknas överstiga 6 m/s för alla riktningar. I ett flertal av de övriga riktningarna överstiger medelvindhastigheten 7 till 8 m/s. Det är i dessa vindriktningar som produktionen kommer vara som störs. Medelvinden för Hake fjord, i samtliga riktningar, bedöms till 7,5-8 m/s och vara av lägre turbulens, vilket ger klassningen IIIb enligt tabell 3.1. Figur 3.3. Uppskattad medelvindhastighet för Hake fjord på 100 meters höjd över vattenytan. 3.4 Elanslutning från park till land Inför dragning av elkablar mellan fastlandet och Vindplats Göteborg finns två möjliga alternativ, se Figur 3.4. För att nå Vindplats Göteborg behöver Torshamnsleden korsas. I huvudalternativet läggs kablarna utanför Göteborgs Hamns ankrings- och befintliga verksamhetsområden. Kabelanslutningen bedöms vara kort och enkel i förhållande till vad som är normalt vid vindkraftsbyggande till havs, vilket medför en låg anslutningskostnad. Figur 3.4. Alternativ för kabeldragning inom Vindplats Göteborg. 11 Teknisk_beskrivning.indd 11 2012-12-06 10:32 Kapitel 3 Tekniska aspekter och begränsningar inom utredningsområdet Vindkraftverken kopplas samman i ett internt nät som sedan går till en transformatorstation placerad på land i Göteborgs hamn. Att kunna placera stationen på land är en kostnadsbesparing jämför med att bygga den till havs vilket är vanligt förekommande i projekt som ligger längre från kusten. I det interna nätet kan upp till 5 stycken vindkraftverk kopplas i serie med sjökabel och bilda en s.k. radial som sedan ansluts till ett 36 kV ställverk i transformatorstationen. Sjökablarna dimensioneras utifrån den elström som produceras av de till kablarna anslutna vindkraftverken. Sjökablarna förläggs antingen direkt på botten eller 1-2 m under havsbotten då de grävs, plöjs eller spolas ned. Om det exempelvis byggs 15 stycken vindkraftverk kan det bli upp till 3 stycken radialer, se Figur 3.5. Figur 3.5. Principiell uppbyggnad av elnät med tre stycken radialer, total 15 st. vindkraftverk. Spänningen i transformatorstationen till vilken vindkraftverken ansluts är dimensionerad till maximalt 36 kV d.v.s. varje vindkraftverk levererar en spänning av 36 kV. Transformatorstationen transformerar sedan upp spänningen till 130 kV. Stationen är i sin tur ansluten till, det av Göteborg Energi AB ägda dotterbolaget, genab markförlagda elnätet på 130 kV. Stationen kommer i huvudsak bestå av: • • • • • Ställverk, mellanspänning, 36 kV Transformator, 40-60 MVA, 130/36 kV (möjligtvis två något mindre) Brytarfack för kablar, 36kV samt 130 kV Brytarfack, transformator, 36 kV Skydd och kontrollutrustning 3.5 Befintliga ledningar Det finns elledningar i området som sannolikt försörjer äldre fyrar. I samband med detaljerade tekniska undersökningar och byggnation av vindkraftsfundament behöver dessa märkas ut. Det kan inte uteslutas att någon ledning kan behöva läggas om i fall den riskerar att påverkas. 3.6 Civilflyget Luftfartsverkets bedömning är att flygverksamheten inte kommer att påverkas av Vindplats Göteborg. City Airport på Hisingen är informerade om den planerade byggnationen. Hindermarkeringar (ex. flyghinderljus) skall ske enligt Luftfartstyrelsens föreskrifter. Koordinater och höjdangivelser för de planerade vindkraft verken skall meddelas lfv innan byggnation. 3.7 Bottenförhållanden och geoteknik Berggrunden i området utgörs av gnejser i Stora Le – Marstrandsformationen och de huvudsakliga riktningarna för bergets sprickor och svaghetszoner är inom området i öst-västlig riktning samt i nord-nordostlig och syd-sydvästlig riktning. Inom området löper djupa dalstråk. 12 Teknisk_beskrivning.indd 12 2012-12-06 10:32 Kapitel 3 Tekniska aspekter och begränsningar inom utredningsområdet Djupet till berggrunden från nuvarande havsnivå bedöms generellt vara 10-20 meter inom ”plintområdena” och upp till 50-70 meter inom dalstråken. Sammanfattningsvis bedöms berget vara relativt sprickfattigt och av mycket bra kvalitet. Göteborgs Hamn har idag tillstånd enligt miljöskyddslagen för tippning av rena muddermassor inom utredningsområdet för Vindplats Göteborg. För mer information om bottenförhållanden i Hakefjord hänvisas den intresserade till förundersökningar samt mkb kapitel 5.22. Drygt 50 delområden med fördelaktigt djup till berg (0-20 meters djup till fast berg) har lokaliserats, se Figur 3.6. Det är främst på dessa platser som fundament till vindkraftverk kan byggas. Platserna finns spridda över hela utredningsområdet för Vindplats Göteborg. Detta medför att vindkraftverken kan lokaliseras med de avstånd som är rekommenderade, så att läeffekterna minimeras. Figur 3.6. Bergmodell som visar djup till bergets överyta i Hake fjord. Modellen är framtagen från interpolering av seismiska profiler, se mätlinjer i figuren. Färgpunkterna i figuren motsvarar 53 lokaliseringar med djup till berg på mindre än 20 meter. Mjukbottnarna inom Hake fjords grundplatå är till större delen av erosionstyp, vilket innebär att grövre partiklar som skalfragment och silt/sand ligger som ett skydd mot vidare erosion av underliggande massor. På bottenytan där ytsedimentet består av sand syns ofta böljeslagsmönster eller åsar ända ner till ca 9 m djup. I östra delen av Hake fjords område finns en grundrygg med omväxlande berg, skal (även blåmusselbankar), sand och finsediment. På många ställen i det centrala tippningsområdet ligger utspridda småstenar, vilka troligen härrör från muddertippningar. Vid ön Danska liljan och dess omgivande grunda bottnar, i utredningsområdets västra del, består bottnarna av klappersten. I området förekommer oftast lera ovanför berget och i nära anslutning till öar och grund förekommer även isälvsmaterial (sand/grus) samt morän. Stora delar av området utgörs av mudder som tippats ovanpå lera. Grundläggning sker enklast på berg men kan också göras på sand/grus och morän. Grundläggning kan också genomföras på silt- och lerbotten. Grundläggningsmetoderna är i nuläget inte bestämda och detaljerade tekniska undersökningar ska genomföras. De geotekniska förhållandena i områdena kring Hake fjord har i samband med farledsprojektet ”Säkrare farleder” undersökts översiktligt1. Geotekniska undersökningar utfördes i ett antal undersökningspunkter med syftet att ge en generell bild över de geotekniska förhållandena i anslutning kring farleden främst med avseende på jordmäktighet och hållfasthetsegenskaperna i jorden. Omfattningen av de översiktliga geotekniska undersökningarna utgjordes av Jordbergsonderingar i 35 punkter, cpt-sonderingar i 31 punkter, kolvprovtagning i 17 punkter samt vingförsök i 14 punkter. De geotekniska förhållandena under havsbotten är mycket likartade med vad som ofta förekommer längs Göteborgs- och Bohuskusten. De naturliga jordlagren utgörs generellt av en lös lera som vilar på berg. Jordmaterialet de översta metrarna vid havsbotten utgörs vanligen av en mycket lös gyttja som gradvis övergår mot gyttjig lera och lera. Leran är låg- till 1 GF Konsult (2001). Säkrare farleder. Rapport 2001-08-15, uppdr.nr 879 006 23 13 Teknisk_beskrivning.indd 13 2012-12-06 10:32 Kapitel 3 Tekniska aspekter och begränsningar inom utredningsområdet mellansensitiv. Lermäktigheten och djupet till berg varierar stort inom området. Hållfastheten i lerlagret har en successiv tillväxt mot djupet från att vara mycket lös i gyttjelagret till att mot djupet övergå mot att vara halvfast (ca 30-40 kPa). Leran och framförallt gyttjan bedöms vara mycket sättningsbenägen. I samband med farledsprojektet undersöktes berggrundens egenskaper i sex borrpunkter. Med undantag för vissa begränsade krosszoner konstaterades berget i dessa punkter vara relativt sprickfattigt och klassificeras som ett mycket bra berg enligt Q-systemet. Berget är av bergtyp 1 till 2. 3.8 Radiolänkstråk och länkstationer TeliaSonera har radiolänkstråk och en länkstation i området. Ett stråk tangerar utredningsområdet och ett annat berör utredningsområdets västra del. Undersökningar har genomförts av teleförbindelserna inom området för planerad vindpark i Hake fjord. Utifrån dessa har framkommit att vindkraftverken kan komma att beröra befintliga radiolänkstråk som går till Hönö samt länkstationen sty M1 (Vasskären). Vindkraftverken kan medföra allvarliga störningar för teletrafiken i de fall de lokaliseras inom respektive radiolänks ”frizon”(ca 100 m på vardera sida om länkstråket och ca 350 m runt antennbäraren. Ett visst intrång inom ”frizonen” kan tolereras, ex. en roterande rotorvinge (även om den står stilla kortare perioder under service mm). Bedömningen är att vindkraftverkens torn inte kan stå i ett radiolänkstråk, däremot kan en roterande rotor sannolikt inkräkta på radiostråket utan att funktionen störs. 3.9 Buffertzon farled Intill utredningsområdet för Vindplats Göteborg sträcker sig farlederna Torshamnsleden och Böttöleden. Farlederna omges av en säkerhetszon (buffertzon) på 200 meter. Buffertzonerna kring Böttö- och Torshamnsleden medför att det möjliga etableringsområdet begränsas ut mot farlederna. Samtidigt medverkar zonen till att minska risken för påsegling. Buffertzonerna och deras utbredningar har varit kända sedan förstudien genomfördes. 3.10 Ankringsplats I ankringsområdet, beläget i östra delen av utredningsområdet, bunkrar fartygen och väntar på ledig kajplats. Ankringsområdet utgör en del av riksintresset för sjöfart, och medför att det möjliga etableringsområdet begränsas. 3.11 Våg- is- och strömningsförhållanden samt vattenstånd Vågförhållanden Våghöjden i området har bestämts utifrån en modellpunkt på norra Brännö och beskriver förhållandena inomskärs. I diagrammet redovisas den signifikanta våghöjden där våghöjden är avståndet mellan vågtopp och vågdal, se Figur 3.7. Den signifikanta våghöjden motsvarar medelvärdet av den högsta tredjedelen av vågorna över en tidsperiod på ca 30 minuter. Den högsta modellerade signifikanta våghöjden är ca 1,1 meter, se Figur 3.7. Utifrån detta kan den maximala våghöjden inom Hake fjord uppskattas till ca 1,6-2,2 gånger den signifikanta höjden. Inom Hake fjord medför detta maximal våghöjd mellan ca 1,7 till 2,4 meter. Vidare visar diagrammet att den signifikanta våghöjden överstiger 0,5 meter ungefär 24% av tiden. 14 Teknisk_beskrivning.indd 14 2012-12-06 10:32 Kapitel 3 Tekniska aspekter och begränsningar inom utredningsområdet Figur 3.7. Vågförhållanden på Hake fjord, redovisat i ett diagram med vågstatistik för signifikant våghöjd. Isförhållanden Isförhållanden bedöms inte medföra några större svårigheter inom Hake fjord eftersom farlederna är av primärt intresse för sjöfarten. Den kontinuerliga trafiken till hamnen och tillgång till isbrytare medför att det sällan eller aldrig kommer att bildas ismäktigheter som kan påverka vindkraftverken negativt. Strömningsförhållanden Strömmarna i det aktuella området, beläget i inloppet till Göteborgs hamn, kan påverkas av flera faktorer, däribland vindgenererade strömmar och variationer i vattenståndet. In till området strömmar vatten från Göta älv, den baltiska strömmen samt den jutska strömmen. Vindens riktning är, i något över hälften av tiden, västlig till sydlig. Hydrauliska modelleringar av strömmar i området har genomförts. Det går inte att ge en generaliserad beskrivning av strömmarna i området där Vindplats Göteborg planeras, då strömmarnas riktning och hastighet varierar kraftigt. En konservativ uppskattning av strömhastigheterna kan dock ansättas till runt 0,4-0,5 m/s vid kraftiga vindar och väsentligt lägre vid normala till svaga vindar. Strömningshastigheter högre än 0,5 m/s bedöms inte uppstå inom grundområdet där Vindplats Göteborg planeras, utan snarare i farleden och andra områden där djupet är större och hastigheterna är högre på grund av att de inte begränsas av bottenfriktion, vilket sker inom grundområdet. Risken för erosion runt fundamenten från de naturliga strömmarna är försumbar, eftersom strömhastigheterna generellt är låga och erosionsskydd kan byggas runt fundamenten. Risk för erosion bedöms även fortsättningsvis kunna komma från de fartygsvågor som sköljer in över området. Vattenstånd Mätningar av havsvattenståndet sker kontinuerligt vid SMHIs mätstation (Göteborg – Torshamnen). Mätningarna redovisas i Tabell 3.2 och avser år 2009: 15 Teknisk_beskrivning.indd 15 2012-12-06 10:32 Kapitel 3 Tekniska aspekter och begränsningar inom utredningsområdet Tabell 3.2. Havsvattenstånd i Torshamnen. Havsvattenstånd Landhöjningskoefficient: 0,16 cm/år Observationer relativt medelvattenstånd (cm) Högsta högvattenstånd 169 Medelhögvattenstånd 100 Lägsta högvattenstånd 51 Medelvattenstånd 0 Högsta lågvattenstånd - 40 Medellågvattenstånd - 62 Lägsta lågvattenstånd - 112 Differens (högsta/lägsta vattenstånd) 281 En bedömning är att vattenståndet utmed Västkusten kan komma att höjas med mellan 0,5-1 meter de närmaste 100 åren, vilket inte bedöms påverka Vindplats Göteborg. 3.13 Samlad bedömning av tekniska aspekter och begränsningar I Tabell 3.3 nedan anges bedömningsgrunder för de tekniska aspekter och begränsningar som finns inom utredningsområdet. Därefter följer en samlad bedömning av tekniska aspekter och begränsningar. Oacceptabelt komplext/ mycket svåra förhållanden/ för hög kostnad Oacceptabelt komplext/ svåra förhållanden/ Hög kostnad Tekniskt hanterbart/normala förhållanden/ acceptabel kostnad Tekniskt hanterbart/ normala förhållanden/ låg kostnad Tekniskt hanterbart/bra förhållanden/ låg kostnad Enkel teknisk lösning/bra förhållanden/ låg kostnad 16 Teknisk_beskrivning.indd 16 2012-12-06 10:32 Kapitel 3 Tekniska aspekter och begränsningar inom utredningsområdet Tabell 3.3 Tabellen visar en samlad bedömning av tekniska aspekter och begränsningar inom utredningsområdet. Teknisk aspekt Samlad bedömning Bedömning Vindförutsättningar Det blåser mycket bra utmed västkusten vilket ger goda förutsättningar för effektiv elproduktion. Vindförhållandena inom Hake fjord bedöms som mycket gynnsamma för vindkraft. Elanslutning från park till land Inför dragning av elkablar mellan fastlandet och Vindplats Göteborg finns två möjliga alternativ. För att nå Vindplats Göteborg behöver Torshamnsleden korsas. I huvudalternativet läggs kablarna utanför Göteborgs Hamns ankrings- och befintliga verksamhetsområden. Kabelanslutningen bedöms vara kort och enkel i förhållande till vad som är normalt vid vindkraftsbyggande till havs, vilket medför en låg anslutningskostnad. Befintliga ledningar Det finns elledningar i området, ledningarna försörjer sannolikt äldre fyrar. Det kan inte uteslutas att någon ledning kan behöva läggas om i fall den riskerar att påverkas. Civilflyget Luftfartsverkets bedömning är att flygverksamheten inte kommer att påverkas av Vindplats Göteborg. Hindermarkeringar skall ske enligt Luftfartstyrelsens föreskrifter. Bottenförhållanden och geoteknik I området förekommer oftast lera ovanför berget och i nära anslutning till öar och grund förekommer även isälvsmaterial (sand/grus) samt morän. Stora delar av området utgörs av mudder som tippats ovanpå lera. Grundläggning sker enklast på berg men kan också göras på sand/grus och morän. Grundläggning kan också genomföras på silt- och lerbotten. Grundläggningsmetoderna är i nuläget inte bestämda och detaljerade tekniska undersökningar ska genomföras. Djupet till berg varierar kraftigt inom området. Drygt 50 delområden med fördelaktigt djup till berg har lokaliserats. De geotekniska förhållandena under havsbotten är mycket likartade med vad som ofta förekommer längs Göteborgs- och Bohuskusten. I samband med tidigare genomfört projekt i närområdet undersöktes berggrundens egenskaper i sex borrpunkter. Med undantag för vissa begränsade krosszoner konstaterades berget i dessa punkter vara relativt sprickfattigt och klassificeras som ett mycket bra berg enligt Q-systemet. Radiolänkstråk och länkstation TeliaSonera har radiolänkstråk och en länkstation i området. Ett stråk tangerar området och ett annat berör en del av utredningsområdets västra del. Bedömningen är att vindkraftverkens torn inte kan stå i ett radiolänkstråk, däremot kan en roterande rotor sannolikt röra sig inom radiolänkstråket utan att funktionen störs. Buffertzon farled Buffertzonerna kring Böttö- och Torshamnsleden medför att det möjliga etableringsområdet begränsas ut mot farlederna. Samtidigt medverkar zonen till att minska risken för påsegling. Ankringsplats Ankringsområdet i östra delen av utredningsområdet medför att det möjliga etableringsområdet begränsas. Våg- is- och strömningsförhållanden Förhållandena för Vindplats Göteborg bedöms som goda ur ett våg- is- och strömningsperspektiv jämfört med andra lokaliseringsalternativ off-shore. 17 Teknisk_beskrivning.indd 17 2012-12-06 10:32 Kapitel 4 Fundament Kapitel 4 Fundament 4.1 Inledning I denna sektion beskrivs fem vanliga fundamentstyper; gravitation-, monopile-, tripod-, fackverk- och inspända fundament. Fundamenten behöver inte ha en renodlad konstruktion utan kan förekomma i modifierade versioner eller som kombinationer mellan de fem typerna. För den intresserade finns mer att läsa i Naturvårdsverkets rapport ”Miljömässig optimering av fundament för havsbaserad vindkraft”1. Typ av fundament som används är beroende av flera parametrar så som; geologi, is- och vågförhållanden, strömmar och vattendjup. Vilken typ av fundament som kommer att väljas beror på utfallet av den geotekniska undersökningen som kommer genomföras efter tillstånd erhållits, se även kapitel 6.3 och 9.1 i mkb . 4.2 Förutsättningar Slutgiltigt val av fundament kräver detaljerade geotekniska undersökningar av bottenförhållandena. Utvecklingen går mot större vindkraftverk med högre effekt och detta ställer då krav på större fundamentskonstruktioner. Vattendjup och bottens beskaffenhet är två viktiga faktorer som styr valet av fundamenttyp. I Sverige har det utförts ett antal projekt till havs. Vid Lillgrund utanför Malmö har man grundlagt med gravitationsfundament och tvärs över sundet nära Köpenhamn har byggnationen av Middelgrund också skett med gravitationsfundament. I Vänern har byggnation av en vindpark skett vid Gässlingegrund och där har man byggt med bergsförankrade fundament. Betongfundamenten har spänts fast med armering som borras ned i berget på sjöbotten. Vattendjupet på dessa projekt har varit upp till ca 10 m. Vid större djup ned till ca 25 m och med bottnar som är mjukare av lera eller sand och med fastare underliggande skikt har grundläggning i ett flertal projekt skett med monopiles. I Kalmarsund har det utförts två projekt; Utgrunden och Yttre Stengrund, båda är byggda med monopiles. 4.3 Gravitationsfundament I Figur 4.1 presenteras en schematisk skiss av ett gravitationsfundament. Fundamentets bas fylls med ballast, sten, betong eller dylikt, och håller på så sätt konstruktionen på plats. För att hindra att packis skadar fundamentet är det format som en tratt. Figur 4.1. Principskiss av gravitationsfundament. 1 Naturvårdsverket (2008). Miljömässig optimering av fundament för havsbaserad vindkraft, rapport 5828 18 Teknisk_beskrivning.indd 18 2012-12-06 10:32 Kapitel 4 Fundament Gravitationsfundament är lämpliga att använda vid vattendjup ner till ca 10 meter. På djupare vatten krävs en större bas då fundamentet utsätts för högre sidokrafter från vattenrörelserna, detta göra att kostnaden stiger exponentiellt med djupet. Det finns dock projekt där man byggt ned till ca 25 m vattendjup med stora speciellt designade koniska gravitationsfundament. Gravitationsfundament kan installeras på de flesta bottnar så som sten och sediment, dock passar det inte för lösa lerbottnar. Vid installation krävs förbehandling av botten vilken innefattar muddring där löst material tas bort, stenläggning, placering av fundament och fyllning av ballast. Gravitationsfundament tar större plats i anspråk än övriga fyra här beskrivna fundament och skapare ett konstgjort habitat då en stor del av den naturliga bottnen tas bort. Vidare förekommer sedimentspridning vid installationen. 4.4 Monopile-fundament I Figur 4.2 visas en principskiss av ett monopile fundament vilket principiellt består av ett stålrör (pile) som förs ner i botten. På stålröret fästs en hylsa (en s.k. transition piece) som går upp några meter över vattenytan. För att få skydd mot packis kan en iskrage även monteras. Figur 4.2. Principskiss av ett monopilefundament. Vid installation av monopile-fundament behövs i regel ingen förbehandling av botten. Däremot krävs det en stor kran och en hydraulisk hammare vilken slår ner pålen i bottnen. Under vissa förhållanden krävs det också borrutrustning. Fundamentstypen fungerar vid bottentyper utav blandad sten, lera och sand men inte vid block, berghäll eller mjuk lera. Stålrörets diameter är vanligen på ca 3-4 meter men vindkraftverk över 3 MW kräver grövre dimensioner. Monopile-fundament har använts ner till 25 meters djup. När fundamentet är på plats påverkar det bottenförhållandena lite jämfört med gravitationsfundamentet. Det stora störningsmomentet är vid installationen då mycket höga ljud uppkommer. 4.5 Tripod-fundament I Figur 4.3 nedan visas en principskiss av ett tripod-fundament. Fundamentet består av en triangulär ram på vilken tre eller flera stålrör är fästa. Rören är pålade ner i bottnen och på den övre delen av den triangulära ramen sitter en övergångsdel vilken kan vara placerad både under eller över vattenytan. 19 Teknisk_beskrivning.indd 19 2012-12-06 10:32 Kapitel 4 Fundament Figur 4.3. Principskiss för ett tripod-fundament. Stålrören installeras genom pålning och på grund av detta fungerar inte tripod-fundamentet på blockrika bottnar. En fördel med tripod-fundamentet är att det kan installeras på djup ner till 40 meter och att ingen förbehandling av botten krävs. Fundamentstypen är en jämförelsevis stor konstruktion vilket medför ett nytt habitat under vattnet. Vid installationen krävs det pålning vilket medför buller. 4.6 Fackverksfundament I Figur 4.4 visas en principskiss för fackverksfundament. Fundamentet är i princip ett kvadratiskt stagat ramverk vilket förankras i bottensedimentet med 3-4 stycken pålar. Överst sitter en övergångsbit vilken fördelar tyngden från vindkraftverket. Fackverksfundament är kostnadseffektiva på djup över 20 meter och en demonstrationsanläggning finns installerad på 48 metes djup (forskningsprojektet Beatrice, Talisman Energy vid Skottlands östkust). Det är sannolikt att fackverk kommer vara dominerande vid installationer på djupa vatten i framtiden. Fundamentet påverkar bottnen förhållandevis lite men fackverkskonstruktionen medför en förändrad havsmiljö vid det installerade vindkraftverket. Under installationen förekommer buller vid pålning. Figur 4.4. Principskiss för ett fackverksfundament. 20 Teknisk_beskrivning.indd 20 2012-12-06 10:32 Kapitel 4 Fundament Figur 4.5. Vindkraftverk installerade på fackverksfundament. 4.7 Inspända fundament Vid små vattendjup och närhet till fast berg på botten är ett inspänt fundament (även kallat bergsförankrat) ett alternativ till grundläggning, se Figur 4.6. Principen bygger på att berget blir motvikt genom att fundament i betong förankras med stag som borras ner och förankras i berget. Stagen består av bergbultar eller linarmering som injekteras fast i hål som man borrat ner i berget. Berget blir på så sätt en del av fundamentet. Figur 4.6. Principskiss av ett inspänt fundament. Fundamentet kan platsgjutas alternativt prefabriceras på land för att senare transporteras ut för montering på uppställningsplatsen. Fundamentet sätts på plats, undergjuts och förankras med bergsstag i berget på havsbotten. Metoden kräver berg av god kvalitet utan större sprickbildningar. Metoden är lämpligast och kostnadseffektiv på djup ner till ca 10 meter. Figur 4.7 visar byggnationen av ett inspänt fundament på Gässlingegrund i Vänern. Figur 4.7. Gässlingegrund, borrning för infästning av fundament med bergsstag. 21 Teknisk_beskrivning.indd 21 2012-12-06 10:32 Kapitel 5 Anläggning av Vindplats Göteborg Kapitel 5 Anläggning av Vindplats Göteborg 5.1 Byggnation av fundament Efter att bottenförhållandet för varje individuellt vindkraftverk är noggrant undersökt, kan också fundamenttyp fastställas. De olika fundamentstyperna innebär olika former av grundläggningsarbeten (se kapitel 4 om fundamentstyper). En preliminär bedömning är att gravitations- och bergförankrade fundament i första hand kan anläggas på berg och friktionsmaterial som sand, grus, sten (isälvsmaterial) eller morän. Dessa jordar återfinns framförallt i anslutning till berg. Berget kan utgöras av grund utan täckande sediment men kan också utgöras av berg som överlagrats av lera eller mudder. Om berget är överlagrat av mudder eller lera behöver detta muddras bort innan grundläggning med gravitations- eller bergförankrat fundament kan utföras. Djupet till fast botten eller berg är mindre i utredningsområdets ytterområden, ut mot farlederna, varför det kan vara rimligt att anta att denna typ av fundament primärt anläggs i ytterområden. Ytterområdena innehåller också mindre muddermäktigheter, vanligtvis ett par meter. Monopile eller tripoder kan användas på större djup men också på grundare vatten när sedimentmäktigheten är tillräckligt stor. Monopile eller tripoder pålas ned i sedimentet och kräver ingen muddring. Då sedimentdjupen (och muddermäktigheten) är som mäktigast (upp till ca 80 meter) i Hake fjords centrala delar är det rimligt att anta att monopile eller tripoder primärt kan anläggas i områdets centrala delar. Det bör dock poängteras att dessa antaganden är väldigt preliminära och gjorda utifrån nuvarande kunskap om de geotekniska förhållandena inom utredningsområdet. För byggnation av fundament kan krävas omfattande förberedande bottenarbeten och för detta resurser som stora kranar, borrutrustning, ”jack-up” plattformar och pråmar, se nedanstående figurer1. Exempel på de anläggningsarbeten som kan behöva utföras vid byggnationen är muddring, sprängning, pålning, schaktning, fyllnadsarbeten och betonggjutning. Markområde med upplag och kaj kan behövas på land inom närliggande hamnområde för lagring och eventuell förtillverkning av delar till fundamenten. För anläggningsarbeten under vattnet krävs också kontinuerligt insatser av dykare för inspektioner så att man kan säkerställa kvaliteten i utförandets olika faser. Figur 5.1. Transport av fundament. Bilden är från Lillgrund vindkraftpark, ägd och driftad av Vattenfall. Figur 5.2. Montage av gravitationsfundament. Bilden är från Lillgrund vindkraftpark, ägd och driftad av Vattenfall. Det är svårt att uppskatta tidsåtgång för dessa anläggningsarbeten innan ovanstående fakta finns framtaget. För den parkstorlek som är aktuell i detta fall är en trolig tidsåtgång i storleksordningen 1-2 år, med effektiv byggtid på ca 1 år. Vädersituationen styr när och hur snabbt respektive arbetsmoment kan utföras och har stor påverkan på tidplanen. 1 Transportstyrelsen, Sjöfartsverket (2009). Vägledning vid projektering och riskanalys av vindkraftsetableringar utmed svenska kusten. Källa: http://www.transportstyrelsen.se/Global/Sjofart/Dokument/vagledning_vid_ proj_o_riskanalys_av_vindkraftverksetabl_svenska_kusten.pdf 22 Teknisk_beskrivning.indd 22 2012-12-06 10:32 Kapitel 5 Anläggning av Vindplats Göteborg 5.2 Montering av vindkraftverk Så snart fundamenten är färdiga, påbörjas förläggning av sjökabel och montering av vindkraftverk på fundamenten. Vindkraftverkens olika delar färdigställs så långt det går på land. Det förenklar montagearbetet och ger en bra arbetsmiljö. Verken kommer eventuellt att mellanlagras i området för Göteborgs hamn, för att sedan transporteras den korta sträckan till Hakefjorden. Ett annat tänkbart alternativ är att vindkraftverken transporteras direkt från leverantör till projektområdet. Val av metod beror på lokalisering av leverantör och tillgång till ytor för montage. Kranarna som monterar och etablerar vindkraftverken behöver en plattform stabil nog att bära de laster som uppkommer av vindkraftverkets tyngd och den hävstång kranen utgör. Ett flertal olika farkoster i form av pontonkranar, jack-up fartyg eller pråmar kan bli aktuella för montaget, se Figur 5.2 och 5.3. Själva uppförandet av vindkraftverket på fundamentet går förhållandevis snabbt. Arbetet är väderberoende då starka vindar och dyningar kan hindra arbeten med flytande utrustning samt lyft med kranar. Montagetiden för uppförandet uppskattas till ca 1-2 veckor per vindkraftverk med reservation för tilläggstid beroende på otjänlig väderlek. Figur 5.3. Montering av havsbaserade vindkraftverk med fartyg. 5.3 Säkerhet, risker och avlysning Vid byggnation av havsbaserad vindkraft nära farleder, så som Vindplats Göteborg, krävs en arbetsplan för att säkra sjösäkerheten. Göteborg Energi utarbetar en arbetsplan i samarbete med Sjöfartsverket, Transportstyrelsen och Göteborgs Hamn för att säkerställa sjösäkerheten och miljön vid anläggningsarbeten nära farleden. En specifik planering och samordning krävs med Sjöfartsverket med hänsyn till pågående fartygstrafik på farleden då kritiska moment planeras för byggnation, transporter, lyft och montage av tunga enheter. De planerade anläggnings- och montagearbetena för uppförande av vindkraftverk kräver många tunga lyft och arbete på höga höjder. Detta kräver noggrann planering och förberedelser av säkerheten innan genomförandet av respektive arbetsmoment. Omfattande utredningar har skett avseende sjösäkerhet vilket redovisas i miljökonsekvensbeskrivningen, se Bilaga 19. De riskanalyser som har genomförts har främst driftskedet och kommer att kompletteras med avseende på byggskedet när parkens layout är bestämd. En särskild analys har gjorts med avseende på rotorhaveri och iskast, se miljökonsekvensbeskrivningen, Bilaga 21. Den samlade bedömningen är att Vindplats Göteborg medför en marginell förändring vid navigation in och ut från Göteborgs hamn. Vindkraftverken skymmer ej viktiga siktlinjer och fyrar. Vindplats Göteborg utgör en måttlig påseglingsrisk (<6% ökning vid 21 st. vindkraftverk). Riskreducerande åtgärder skall utredas vidare och genomföras. Utifrån samtliga delutredningar kan sägas att om vissa av de prövade placeringarna justeras och säkerhetshöjande åtgärder vidtas kan Vindplats Göteborg genomföras utan att den medför betydande risker för sjötrafiken till och från Göteborgs hamn. Göteborg Energi bedömer att etableringsområdet för Vindplats Göteborg inte behöver 23 Teknisk_beskrivning.indd 23 2012-12-06 10:32 Kapitel 5 Anläggning av Vindplats Göteborg avlysas, undantaget i vindkraftverkens omedelbara närhet där det, enligt sspa, kan finnas behov av att begränsa möjligheterna att vistas. Under samrådsprocessen har det inte framförts synpunkter eller önskemål från berörda parter om att etableringsområdet bör avlysas. Ett övervägande kommer att göras om ett område på ca 100 m närmast vindkraftverken kommer att behöva avlysas av sjösäkerhetsskäl. Detta berör inte fritidsbåtar. 24 Teknisk_beskrivning.indd 24 2012-12-06 10:32 Kapitel 6 Drift och underhåll Kapitel 6 Drift och underhåll 6.1 Övertagande Vid driftövertagandet övergår ansvaret för vindkraftverket från leverantör till beställare. Oftast kvarstår leverantören som serviceansvarig under garantiperioden (oftast 2-5 år). Det finns även olika typer av upplägg för drift och underhåll t.ex. om den köps av en leverantör eller sker i egen regi. De olika typerna av serviceavtal generellt sett är ”endast service”, ”service och avhjälpande underhåll” eller ”service, avhjälpande och driftövervakning”. Utöver detta kan det i avtalen finnas upphandlat utbildning av ägaren till vindkraftverkets personal när det gäller vindkraftverkets handhavande, skötsel, funktion och säkerhetsföreskrifter. 6.2 Driftövervakning och service Under driftfasen består verksamheten vid vindkraftverken av planlagd service och oplanerade reparationer. Driftövervakning och felavhjälpning sker via fjärrövervakning som är kopplad till optonät/fast telekommunikation eller gsm. Verken styrs och övervakas via ett lokalt styrsystem som även kan kontrolleras via fjärrövervakning där man får tillgång till systemet. Om kommunikationen till fjärrsystemet av någon anledning slås ut fungerar alltid det lokala systemet vilket innebär att alla drift- och säkerhetsfunktioner fungerar. En del av felen är av den art att de inte kräver återställning på plats (automatisk återställning eller återställning med fjärrmanöver). Om det är ett allvarligare fel kan det krävas att återställning utförs på plats innan det åter startas. Det kan t.ex. vara säkerhetsystem som löst ut och då innebär detta att utrustningen måste kontrolleras lokalt innan vindkraftverket kan återstartas. Planlagd service av vindkraftverken sker idag oftast en gång/år (två gånger per år var tidigare vanligt, speciellt på landbaserade vindkraftverk). Vid eventuella driftsstopp och felavhjälpning (akuta fel) på plats försöker man planera in ev. service av vindkraftverken eller andra kända åtgärder samtidigt på vindkraftverken. I Figur 6.1 visas ett maskinrum på ett vindkraftverk. Figur 6.1. Maskinrum i RePower 5 MW vindkraftverk. 6.3 Transporter För att få ut personal till vindkraftverken krävs fartyg eller helikopter vilket kan används vid längre transporter när vindkraftverken placeras långt från land, se Figur 6.2. Detta innebär att planeringen är viktig då väder och vind kan påverka tillgängligheten. Detsamma gäller vad som skall utföras på besöket. Det finns idag ett flertal företag som hanterar person- och komponenttransport till offshoreparker. Den personal och utrustning som behövs fraktas ut till verket och efter avslutat arbete fraktas det åter iland och hanteras enligt normala rutiner. I första hand rör det utbytesdelar för service men kan även handla om oljor och fetter i mindre mängder. Frekvensen på dessa transporter varierar givetvis beroende på hur anläggningarna fungerar. 25 Teknisk_beskrivning.indd 25 2012-12-06 10:32 Kapitel 6 Drift och underhåll Service planeras normalt till sommarhalvåret vilket innebär att de flesta planerade transporter ligger under denna period. Med normal bemanning för en park av Vindplats Göteborgs storlek, två serviceteam gånger två personer, blir det ca två tur- och returresor till varje vindkraftverk per år, vilket ger fyra veckor med båttrafik. Utöver detta sker transporter vid fel som måste återställas lokalt på plats och uppskattningsvis kommer det då att bli en transport per vecka ut till vindkraftverken. Figur 6.2. Fartyg i vindkraftpark Lillgrund. Foto: Siemens. 6.4 Säkerhet för personal Personalen som arbetar med drift och underhåll har genomgått säkerhetsutbildningar rörande utrymning och evakuering på hög höjd. Detta är ett krav för att arbeta med vindkraftverk. Vid tillbud av någon form och där personer måste flyttas från anläggningen finns utrustning i maskinhuset (den s.k. nacellen) för att evakuera ev. skadade personer. Evakuering kan utföras genom att personen firas ned med evakueringsutrustning till väntande fartyg. Utöver detta finns både hiss (oftast för två personer) för normala transporter upp och ned till maskinhus samt även stege inuti tornet som kan användas vid t.ex. fel på hiss. På en del typer av vindkraftverk finns även helikopterplattform som möjliggör snabb evakuering. Personalen är utrustad med personlig skyddsutrustning, ppe (Personal Protective Equipment), i form av skyddskläder, handskar etc. Utöver detta har personalen tillstånd för heta arbeten, säkra lyft samt höghöjdsarbete. Figur 6.3. Personal med ppe (Personlig skyddsutrustning). Foto: Siemens. 26 Teknisk_beskrivning.indd 26 2012-12-06 10:32 Kapitel 6 Drift och underhåll 6.5 Vindkraftverkens hållbarhet Vindkraftverk designas idag normalt för en livslängd på ca 25 år. Detta innebär att vindkraftverket tekniskt sett skall kunna fungera på ett säkert sätt (under förutsättningarna att det underhålls enligt de specifikationer som leverantören anger) minst denna tid. Vindkraftverk konstrueras enligt gällande normer och föreskrifter. De skall utformas för att motstå de krafter som kan vara rådande på den plats där de uppförs och motstå förslitning och korrosion under den planerade drifttiden. Utöver detta skall vindkraftverket anpassas till aktuell plats d.v.s. vindkraftverkets klass skall motsvara de aktuella driftförhållanden som finns. En plats med hög vind och eller hög turbulens skall ha ett vindkraftverk som designats för dessa förhållanden. Inom området underhållsplanering pågår ett ständigt utvecklingsarbete av de verktyg som används för att bedöma vindkraftverkets tillstånd. cms (Condition Monitoring System) används allt oftare och kommer förmodligen att inom en överskådlig framtid vara standard vilket innebär att tillståndet på utrustning såsom blad, lager, växellåda och generator kontinuerligt övervakas. Detta underlättar planering av underhåll och minimerar stillestånd och haverier. 6.6 Brand Brand är en av de händelser som kan inträffa och för att minimera risken och konsekvenserna av detta finns idag branddetekteringsutrustning installerad i de flesta vindkraftverk som stoppar maskinen och avger larm som sänds till övervakningscentralen. Skulle ett vindkraftverk börja brinna finns följande scenarier: • Vindraftverket släcks med handsläckare av personal på plats, släckningsutrustning finns i vindkraftverket. Detta kan göras om exempelvis servicepersonal finns i maskinrummet. • Vindkraftverket får brinna färdigt på grund av tiden det tar att komma på plats samt att det är svåråtkomligt från havsytan och att det miljömässigt troligen är det mest riktiga på grund av de föroreningar som ev. släckvatten innehåller då det finns svårigheter i att omhänderta släckvattnet. Framtidens vindkraftsanläggningar kommer troligen att vara utrustade med system för brandsläckning. 6.7 Isbildning Vindkraftverk kan vid vissa speciella omständigheter och perioder på året släppa isbitar/snö ifrån sig. Detta kan inträffa t.ex. om det bildats is på vingarna. Ett lämpligt skyddsavstånd vid isbildning som Boverket anger är navhöjden plus 1,5 gånger rotordiametern1. Under vinterhalvåret kan det bildas ispåslag på vingarna och isen släpper när temperaturen stiger eller vid start/stopp av vindkraftverket. Under tiden på året då temperaturen kontinuerligt överstiger 3-4 C eller högre inträffar inte isbildning. Vid ett iskast kommer kvadratmeter stora tunna isflak att kastas ut, vilka bryts sönder till mindre enheter. Risken för att träffas av iskast bedöms ändå som osannolik. I Figur 6.4 syns ett vindkraftverk som drabbats av nedisning. Anläggningarna utrustas idag med isdetekteringssystem då det utöver säkerheten även påverkar produktionen. Olika leverantörer av vindkraftverk har olika system för detta och syftet är att isdetektorn känner av när is har bildats på vingarna och därefter stängs vindkraftverket ned. Verket återstartas normalt inte förrän driftpersonal gjort en optisk kontroll så att för att säkerställa att isen försvunnit och att det sker på ett kontrollerat och övervakat sätt. Systemen övervakas från fjärrövervakningscentralen. Utvecklingen går även mot avisningssystem vilket skall ta bort is om det uppstår. Forskning finns kring vingarnas material för att hindra uppkomsten av ispåslag. Dock finns inga kommersiellt beprövade system idag tillgängliga. 1 Boverket (2009). Vindkraftshandboken - Planering och prövning av vindkraftverk på land och i kustnära vattenområden. 27 Teknisk_beskrivning.indd 27 2012-12-06 10:32 Kapitel 6 Drift och underhåll Figur 6.4. Nedisat vindkraftverk. Inom Vindplats Göteborg medför placeringen av vindkraftverken och föreslagna skyddsavstånd att risken för att träffas av iskast är mycket liten. Den årliga sannolikheten för att ett fartyg ska träffas av ett helt blad eller en bladspets vid ett vindkraftverkshaveri är totalt ca 6,9x10-7, vilket motsvarar en återkomsttid på ca 1 400 000 år. Som en jämförelse är sannolikheten för att omkomma till följd av en naturolycka i Sverige ca 1x10-6 per år2. 6. 8 Ljus- och hindermarkering Vindkraftverken kommer att utmärkas enligt de krav och rekommendationer som anges av sjöfartsverket och transportstyrelsen3. Under byggskedet kommer utmärkning av utrustning så som fundament, kranar och fartyg att ske. Vid utformningen av Vindplats Göteborg kommer sjöfartsorganisationen ialas rekommendationer (iala O-139) att vara en utgångspunkt. Nedan följer beskrivningar av den ljus- och hinderutrustning som föreslås tillämpas vid Vindplats Göteborg. Flyghinderljus Vindplats Göteborg kommer att märkas ut med utgångspunkt i direktiv från luftfartsstyrelsen, transportstyrelsen och sjöfartsverket. Flyghinderljus placeras på maskinhuset och är främst avsedda för flygtrafiken. Om det inom Vindplats Göteborg kommer att byggas högre vindkraftverk (över 150 m), kommer dessa att ha ett vitt blinkande flyghinderljus. Dessa kan skärmas så att de inte syns inom 5 km avstånd. Lägre vindkraftverk, under 150 meter kommer, om de byggs, att ha ett rött flyghinderljus med ett fast ljussken. Detta kan dock uppfattas som blinkande när rotorblad snurrar, förutsatt att hinderljuset inte kan skärmas av. Det kommer att läggas stor vikt vid att kontrollera att hinderljusen inte stör befintliga fyrar. Fasadbelysning Fasadbelysning kommer att finnas på nedre delen av tornen på de vindkraftverk som står närmast farlederna, alternativt på samtliga vindkraftverk och anläggningar i Vindplats Göteborg. Id-beteckning Vindkraftverken kommer att vara individuellt numrerade för att underlätta positionering mm. Vindkraftverkens id-beteckning markeras i fluorescerande färg. Övrig utrustning Enligt ialas rekommendationer finns ytterligare utrustning som kan vara lämpliga att avväga för havsbaserade vindkraftsparker. Detta avser installation av radartransponder vid hörnplacerade vindkraftverk (s.k. Racon), radarreflektorer/förstärkare samt ais (Automatic Identification System). Ytterligare utrustning finns ex. i form av ocas (Obstacle Collision Avoidance System) vilket baseras på en avancerad 3d-radar som aktiverar hinderljusen om flygplan närmar sig vindkraftverket. Det råder dock i nuläget osäkerhet om ocas-systemet är möjligt att applicera på sjöfartsbelysning. 2 3 Räddningsverket (2003). Handbok för riskanalys Energimyndigheten, Vattenfall (2008). Experiences from the Construction and Installation of Lillgrund Wind Farm Lillgrund Pilot Project. 28 Teknisk_beskrivning.indd 28 2012-12-06 10:32 Kapitel 7 Avveckling Kapitel 7 Avveckling När det är dags att avveckla Vindplats Göteborg demonteras rotor, maskinhus och torn med hjälp av kranar och övriga hjälpmedel som används vid uppförandet. Demonterade delar återanvänds då det är möjligt och övriga delar går till materialåtervinning. Fundamenten demonteras och borttransporteras i den omfattning som krävs så att de inte utgör någon störning och hinder i området. Metod och ingrepp anpassas så att omgivande miljö störs så lite som möjligt. Efter demonteringen kommer bara vissa delar från själva grundläggningen kvarstå om de inte utgör något hinder eller störning. Inga synliga rester kommer att finnas över eller under vattenytan som kan utgöra hinder för sjöfarten. Sjöförlagda kablar tas upp, om så behövs, och går till materialåtervinning. 29 Teknisk_beskrivning.indd 29 2012-12-06 10:32 30 Teknisk_beskrivning.indd 30 2012-12-06 10:32 Teknisk_beskrivning.indd 31 2012-12-06 10:32 Teknisk_beskrivning.indd 32 2012-12-06 10:32
© Copyright 2024