140 Windmolens met rotordiameter van 200 meter voor Windpark Hollandse Kust Zuid

Windpark Hollandse Kust Zuid (HKZ) maakt als eerste gebruik van een nieuwe serie windturbines: de Siemens Gamesa Direct Drive 11 MW. De 140 turbines worden de grootste turbines die ooit op deze schaal zijn geïnstalleerd. Om ervoor te zorgen dat de nieuwe turbines straks tientallen jaren groene energie kunnen leveren, is producent Siemens Gamesa nu volop bezig met het testen van een prototype in het Deense Østerild. We gingen in gesprek met Vattenfalls Wind Turbine Package Manager Kevin Metcalfe, en met Peter Esmann en Rasmus Holm, Senior Product Manager en Hoofdingenieur bij Siemens Gamesa. Zij vertellen over de intensieve samenwerking tussen de twee bedrijven en de ontwikkeling van de nieuwe turbines. 

Bij de start van de samenwerking tussen Vattenfall en Siemens Gamesa viel de keuze op de Siemens Gamesa Direct Drive 11 MW met een rotordiameter van 193 meter. Een paar maanden geleden is er, na veel denk- en rekenwerk, echter gekozen voor een rotordiameter van 200 meter. Kevin Metcalfe van Vattenfall legt uit waarom: “Met de grotere bladen is het rotoroppervlak ongeveer 2.100 m2 groter dan het rotoroppervlak van de kleinere bladen. Dat zijn wel acht tennisbanen. Hierdoor leveren de windmolens meer groene stroom, zelfs bij lagere windsnelheden, wat belangrijk is voor een subsidievrij windpark als Hollandse Kust Zuid.”

1.200 Direct Drive-turbines op zee

Hoewel de gekozen turbine nieuw is en voor het eerst offshore wordt geïnstalleerd, bouwt deze voort op bestaande technieken, zegt senior Product Manager Peter Esmann: “Deze 11 MW turbine is een uitbreiding van eerdere Direct Drive-turbines. We installeerden het eerste prototype van de 6 MW Direct Drive-turbine in 2011 en begonnen de Direct Drive-turbines al in 2014 in serie te produceren. Er staan nu meer dan 1.200 van deze windturbines op zee die, naast groene stroom, ook informatie over de werking van de windmolens terug naar de kust sturen. Deze nieuwste turbine is een grotere versie van de 8 MW die we op dit moment installeren in Vattenfalls Deense Kriegers Flak-project. De nieuwe turbine werkt met veelal dezelfde techniek, al hebben we vooral in de nacelle ook een aantal dingen geoptimaliseerd vanwege de grootte.”

Open communicatie

Hoofdingenieur Rasmus Holm: “Bij dit type turbine hebben we gekozen voor bladen van carbon in plaats van fiberglas; een duurdere, maar ook stevigere en lichtere optie. Ook is er een hydraulische kraan in de turbine geplaatst om de installatie en het onderhoud te vergemakkelijken. Dit ter vergelijking met windpark Kriegers Flak, waar we een railsysteem gebruiken.” Peter Esmann vervolgt: “Naast deze ontwerpkeuzes werkten Siemens Gamesa en Vattenfall goed samen in een proces van open communicatie over de verschillende mogelijkheden. Deze openheid was heel bijzonder; meestal ben je als gecontracteerde partij de uitvoerder van eerder bepaalde keuzes, nu vroeg Vattenfall ons om oplossingen te zoeken om deze klus voor beide partijen tot een succes te maken met als doel: een subsidievrij windpark opleveren.”

“De wijziging naar een rotordiameter van 200 meter betekende echter wel dat we een aantal keuzes die we al hadden gemaakt opnieuw moesten onderzoeken”, zegt Kevin. “Zo was het gedetailleerde designproces van het windpark al gestart. Nu moesten we opnieuw kijken of de funderingen het nieuwe gewicht en formaat wel aankonden, en of de kabels en elektrische apparatuur geschikt waren voor de hogere productie per turbine. Ook de installatiecampagne moesten we opnieuw bekijken om er zeker van te zijn dat de schepen die de onderdelen gaan verplaatsen en installeren de grotere delen wel veilig en efficiënt konden vervoeren. Ook hier was de goede samenwerking met Siemens Gamesa belangrijk om ervoor te zorgen dat het project met de grotere bladen door kon gaan.”

95 procent beschikbaar

Siemens Gamesa test op dit moment een prototype van de nieuwe 11 MW turbine in het Deense Østerild, op een nationaal testgebied op land. Hoofdingenieur Rasmus Holm: “Het belangrijkste wat we nu nog moeten doen, is het aanleveren van alle informatie om de typecertificering te verkrijgen die nodig is voor de start van de productie van de 140 turbines. Daarnaast werken we aan de documentatie die nodig is voor de aansluiting op het elektriciteitsnet en de transformatorplatformen van TenneT. Om deze informatie aan te kunnen leveren, draait het prototype continu en staat er altijd een serviceteam beschikbaar om eventuele problemen zo snel mogelijk te verhelpen en de turbine weer te laten draaien.”

Peter Esmann voegt toe: “We halen daardoor met het prototype een beschikbaarheid van 95 procent, dus de windmolen staat maar 5 procent van de tijd stil. Dit is best een bijzondere prestatie, gezien alle nieuwe technieken en onderdelen die we gebruiken, dus daar zijn we heel tevreden mee.”

De grootste uitdaging: opschaling

De grootste uitdaging die Siemens Gamesa ziet voor het komende jaar is het opschalen van het productieproces van een enkel prototype naar een serieproductie van één tot twee turbines per dag. Waar de masten vrijwel hetzelfde zijn als bij de 8 MW turbines en productie dus snel opgeschaald kan worden met bekende leveranciers, bestaat de nacelle uit allerlei nieuwe onderdelen. Kevin: “Daarom zijn er nu al vijf testnacelles gemaakt, om ervoor te zorgen dat de productie straks soepel verloopt. We kunnen nu al wat mogelijke productieproblemen herkennen en verhelpen, lang voordat de turbines echt geleverd moeten worden.” Daarnaast is de leverancier van de bladen nu al begonnen met het op laag tempo produceren van bladen voor de Direct Drive 11 MW, zodat ook dat proces soepel verloopt bij opschaling. 

Beide partijen zijn blij met de unieke samenwerking tot nu toe. Kevin: “We werken samen om oplossingen te vinden voor elk probleem. Zo’n samenwerkingsomgeving maakt het een groot plezier om te werken aan dit project.” 

Foto: BMS