大きく、大胆、重い

シージャックのスキュラ（写真：シージャック）

ヨーロッパの洋上風力発電市場は、他の誰よりも早く成長しています - 特にコンポーネントの設置という点では。これは既存の艦隊にとっては難しいことでしょうか。

ヨーロッパでは洋上風力発電が成熟市場と見られていますが、最初の補助金無料の洋上風力発電プロジェクトが計画されていますが、それには課題があります。

ヨーロッパでは、18ギガワット（GW）を超える設置済み洋上風力発電容量があります。コンサルタント会社でアナリストのWood Mackenzie氏によると、昨年は2.4GWが追加されており、今後10年間に年間でどれだけ追加されるかが予想されています。

イギリス、ドイツ、オランダが最大の市場であり、フランスも現在参入しており、2020/2021年に送電網への電力供給を開始する計画であり、ベルギーとポーランドはその可能性を模索しています。

特に過去2、3年の間に、予想以上の速さで行われてきたコスト削減が大きな焦点となっています。確かに、最初のゼロ補助金入札は、ドイツのEnBWとデンマークのØrstedがドイツのプロジェクトの入札を行った2017年に、洋上風力発電公園に対して行われました。

Wood MackenzieのシニアアナリストであるShashi Barla氏は、「[コスト削減]の大部分は、タービンの進化における設計サイクルの高速化に起因しています」と語っています。 「12〜14メガワット（MW）のタービンがこれらのプロジェクトの期間内に利用可能になる可能性があります。しかし、より速い設計サイクルはより広い業界がより短い供給サイクルに直面しなければならないことを意味します、と彼は言います。

それほど昔のことではありません - 2011/2012 - 船舶所有者が6MWのタービンを製造する業界のための資産を造っていたということです。今年、ベルギーのNorthwester 2洋上風力発電所に、直径164メートルのローターを備えた9.5MWのタービンが設置されます。 Siemens Gamesaはまた、デンマークのOesterildにある大規模風力タービン用のデンマーク国立試験センターで、直径193メートルのローターを備えた10MW SG 10.0-193 DDタービンの試作を行います。同社はタービンが2022年までに商用化されると予想している。一方、GEは12 MW装置であるHaliade-Xに取り組んでいる。 「14メガワットの電力が開発されるまでには、それほど時間がかかりません」とBarla氏は言います。

Siemens Gamesa 10MW洋上風力タービンのアーティストの印象（画像：Siemens Gamesa）

一方、英国海運会議所によると、2017年に、沖合タービンは平均27.5メートルの深さに設置され、平均で海岸から41キロメートルに位置しています。昨年は、その数は100〜150キロメートル沖合に移動しており、そこでは底固定タービンが40〜50メートルの深さに設置されていました。

これは設置請負業者に圧力をかけ、市場に能力があるかどうかについて疑問があります。 「今日、企業がこれらの船舶やその他のプラント設備への投資を行っていないのであれば、これらの大型タービンやブレードの取り扱いにボトルネックがある可能性があります」とBarlaは言います。 「私たちはすでに100メートル以上の長さのブレードと重い部品について話しています。 800トンの話題のナセル部品あなたは本当に大きな機械、これらを扱うための大きなクレーンが本当に必要です。」

船級協会DNV GLのOffshore Service Vesselsのセグメントディレクター、Arnstein Eknesは、大型タービンの設置には2つの重要な側面があると述べています。より長いブレードとより重いナセル。 「今日、私達はおそらく100〜105メートルの長さのブレードについて話しています。ナセルは最も重い部品です、そして、彼らは空中に130-140メートルまで持ち上げられる必要があります、それでホイスト距離は問題です。私達は風力発電所の設置船が最初に造られたのを見ます、それらは新しいクレーンを改装せずに今日は小さすぎます。 6〜7年前に建造されたものでも、小さすぎて大きなクレーンを後付けしていますが、これは簡単な作業ではありません。クレーンは300から400メートルトンのために設計されたかもしれません、そして今700、800、900、さらには1,000メートルトンのためにある必要があります。体重と高度についてです。」

しかし、これらが唯一の問題ではない、と彼は言います。これらの船は大抵設置作業を行うためにジャッキアップしなければなりません。 「その後、これらの部品を持ち上げるために、ジャッキアップの強度と巻き上げシステム全体を再計算する必要があります。そのため、クレーンを改造するのは本当に簡単ではありません。そして、風力タービン設置船（WTIV）の所有者にとって、エンドカスタマーが行うことに備える方法を知ることは本当に頭痛の種です。

確かに、北海での開発に20MWのタービンを使用することに同意を求めている開発者もいます。これにより、ローターの直径は280mに達する可能性があります。 「これは既存の最大の風力タービンの重量と容量を倍増しています」とEknesは言います。

これはWTIV市場により多くの圧力をかける可能性がありますが、それはまたより少ないタービンが造られることをもたらすかもしれません。 10MWのユニットではなく20MWのタービンでは、同じ規模の農場を作るには半分の数のタービンを設置する必要があります。しかし、それはまた複雑さを増すことを意味するかもしれない、とEknesは言います、それは技術的な限界より前に来るタービンのサイズに実用的な限界があることを意味するかもしれません。それは、WTIV事業者にとって非常に難しい投資決定です。

投資している人もいます
わずか4年で洋上風力発電の設置市場に参入してから、ベルギーの会社Jan de Nulは、中国のCOSCO海運重工業からの注文でVoltaireにしぶきをかけています。新造船は、2022年に納入される予定で、Huisman脚回りクレーンと最大80メートルの水深で最大270メートルの吊り上げ能力を使用して、3,000トンの吊り上げ能力を持つことになります。 Peter De PooterのJan de NulにあるManager Offshore Renewablesは、次のように述べています。 「これにより、ブレードの先端が海抜270メートルに達する可能性がある次世代タービンの設置が可能になります。」

Voltaireはわずか4年前に買収したJan de Nulのオフショアジャッキアップ設置船Vole au ventの上に来て、そして10MWまでのタービンを設置することができるTailleventは、同社を言います。 「それらはすべての部品を実際の最大ハブ高さ120メートルまで持ち上げることができます」とJan de Nulは言います。

「次世代の10MW +タービンは、現在市場に出回っているすべての設置船にとって課題となるでしょう」とDe Pooter氏。 「基盤はより重くなります。刃は長くなります。サイズ、重量、高さによって、1サイクルあたりに輸送できるタービンの数（今日の設置艦隊に搭載）は1つまたは最大2つに制限されます。適切な技術的特性を備えた船舶がこの課題への答えです。」

De Pooterはこの船のより広い市場を見ています。 「ヨーロッパと中国以外の洋上風力発電は発展し始めています」と彼は言います。 「台湾は最初の本格的な風力発電所に取り組んでおり、Jan De Nul Groupは最初の2つのエンジニアリング、調達および建設（EPC）契約の主要請負業者の1つです。2019年の120MW Formosa 1風力発電所および110MW Changhua風力発電所どちらの風力発電所も現在建設中です。」

ヴォルテール（情報源：Jan De Nul）

2006年以来、英国を拠点とするSeajacksは洋上風力発電事業を営んでいます。それ以来、Kraken、Leviathan、Hydra、Zaratan、そして最近ではScyllaジャックアップを製造しています。 Seajacksは、例えば次世代タービンの登場を期待しています。 12MW、および2023-25からの数で、それは2016年にサービスを開始し、最大65メートルで動作することができる1,500メートルトンの脚回りクレーンを持つScyllaを使用して12または15MWユニットを設置することについて開発者と話し合っています水深。

「市場に到着した時点で、（敷地の特性にもよりますが）より大きな風力発電を設置できる船舶はまだまだたくさんあります。しかし、10〜15MWのタービンを設置するには、適切な状態を維持するために現在の装置の多くをアップグレードおよび変更する必要があります」と、SeajacksのコマーシャルマネージャであるMax Patersonは述べています。 「市場におけるより古い小型船舶の主な問題は、より重くて大きな部品を運ぶためのナセルと可変デッキ荷重のためのフック高さ、およびデッキスペースです。これは新しいクレーンやレッグエクステンションなどを意味し、これらの必要なアップグレードはこれらの船舶がどれだけ速く設置できるかに悪影響を及ぼす可能性があります。」

そうは言っても、Patersonはまた、需要と供給のバランスが取れているべきだと考えています。 「複数のプロジェクトが同時に計画されている場合、市場は夏のピークのインストール月の数年間で、タイトになるかもしれません」と彼は言います。逆に、船の利用を確実にすることも所有者にとって重要であり、それがPatersonがWTIV船がアジアやアメリカのような様々な新しい市場で世界中で働く必要があると期待する理由です。

「10〜15MWなどの大型タービンは、風力発電所の発電容量に達するために必要なタービン数が少なくなるため、船舶所有者の利用日数が少なくなる可能性があります」とPaterson氏は言います。 「船舶を一年中占拠させ続けることはすでに困難です。」

「我々はすでに非常に競争力のあるWTIVサプライチェーンを持っています」と彼は付け加えます。タービンの重量と寸法を、2〜3隻の船舶のみが適切なレベルに移動することは意味がありますか。時が経てば明らかになるでしょうが、コストの削減、特に設置へのこだわりが重視されているため、開発者やタービン製造業者はWTIV市場の需給動向に非常に注意を払うことになるでしょう。」

デンマークのFredに勤務する、技術部長のPetter FayeSøyland。 Olsen Windcarrierは、10MW +のタービンに移行するには、艦隊の多くの古い船舶を揚力と容量の要件を満たすように変更する必要があることに同意します。 「風力発電業界のジャックアップフリートの大部分は、いくつかの例外を除いて8MWの設置が可能です」と彼は言います。

フレッド。 Olsen Windcarrierの艦隊は現在、10MWのユニットを設置するのに適している、と彼は言う。 「The Brave TernとBold Tern [jack-ups]は徹底的にアップグレードされました。どちらも北海流域などのより深い水とより高い生存嵐で沖合の場所を管理するために14メートルの脚延長を受けています。さらに、クレーンのブームは20メートルのブームインサートにアップグレードされているため、ハブの高さがより高いタービンを取り付けることができます。 Brave TernとBold Ternはどちらもデッキクレーンを交換し、より高速でより効率的な設置のためにツールと機器をトランジションピースに持ち上げることを可能にしました。加えて、船舶は甲板下の修正と強化、そして確率的なダメージ安定性を高めるためのタンク配置の修正を受けています。どちらも、より重いタービン部品の輸送を可能にするためです。」

Esbjerg港で勇敢なアジサシと大胆なアジサシ（写真：Fred。Olsen Windcarrier）

混乱の可能性がありますか？
他の人たちは沖合への設置をより簡単にするための代替工学方法論を探しています。昨年9月、Heerema Marine ContractorsのAegir大型リフト船が、2013年のブーム中に石油業界向けの一種の「スイスアーミーナイフ」として発売され、Delft Offshore Wind Turbine Concept（DOT）と呼ばれる新しい設計風力タービンのコンセプトを導入しました。たった1時間で、業界で最初のスリップジョイント接続の概念を使用します。

DOT風力タービンはすでにスリップジョイントで接続されたモノパイルに設置され、シフロッテルダムの波止場からAegirによってシングルリフトで拾われ、設置場所であるEneco Princess Amalia Wind Parkに運ばれました。そこで、それは動的ポジショニングを使用して浮遊船としてAegirによって設置されました。

スリップジョイント接続はスリップジョイントオフショア研究プロジェクト（SJOR）の下で設計されました。そして、それは研究パートナーTUデルフト、TNO、ヴァンオードとSifグループ、およびプロジェクトステークホルダーエネコとHeerema海洋契約者によって2016年に立ち上げられました。摩擦により、重さがしっかりと安定した接続を保証します。これは、グラウトやボルトを使用せずに、風力タービンをモノパイルの上にスライドさせるだけで、コスト、材料、機器、人員、スケジュールを減らすことができる、とHeerema Marine Contractorsは述べています。

その間、スペインの会社Esteycoは、設置船の必要性を減らす5MWプロトタイプのElisa自己設置型伸縮式タワーのコンセプトを設計し設置したELICANコンソーシアムをリードしています。

プロトタイプシステムは、昨年8月にスペインのグランカナリア島沖でWiFiを使用して30メートルの水深に設置され、3月に発電を開始しました。それは5MW Siemens Gamesaタービンを上部に備えた、どちらもコンクリート製の、自己浮遊式重力式構造物（GBS）と自動吊り上げ式伸縮式タワーで構成されています。構造物はタービンを含めて陸上で完全に組み立てられ、次にGBSを海底にバラストした後、一方のタワーレベルを次々に持ち上げるために再利用される従来の大型リフトストランドジャッキで2つのセクションを持ち上げる設置場所にけん引できます。最終的な位置に合計960メートルトンを量ります。各レベルを持ち上げる回収可能なジャッキは、タワー自体が必要とされる唯一の支持構造である自己設置手順において、それが上昇するときにそれも吊り上げられたチューブを案内する下のものによって支持される。すべての作業は単一のアクセスプラットフォームから実行され、タービンが設置されると削除されます。

Esteyco、Siemens Gamesa、Ale Heavylift、Dewi GmbH、PLOCAN（カナリア諸島の海洋プラットフォーム）で構成されるコンソーシアムは、この方法でジャケットやXXLモノパイルと比較して設置コストを35％以上削減できると主張しています（35）。メートルプラス）。プロジェクトパートナーはまた、設計はスケーラブルであり、新しい12MWタービンを設置するための「すぐに利用可能な手段」になるとも述べています。

EsteyoのELICANコンセプト（写真：ALE）

改善の余地
最初の洋上風力発電プロジェクトは1991年にデンマークのVindbyで建設され（現在は廃止されています）、現在では18GWを超える洋上風力発電容量があります。 「しかし、それを視野に入れると、世界の陸上風力発電容量は約600GWです」とBarla氏は言います。 「それで、量的な観点から、オフショアはまだ改善のための最大の余地があります。」これは政策、プロセス、技術そしてサプライチェーンにあるかもしれません、と彼は言います。

技術的には、ブレードにカーボンファイバーを使用する方向に向かっています。 「歴史的に、製造業者は高価な炭素繊維を調達することに消極的であり、そしてそれを供給することは非常に少ないので、サプライチェーンを制御することは困難な場合があります」とBarlaは言います。 「最大のプレーヤーであるSiemens Gamesaを見れば、彼らのオフショアタービンはすべてグラスファイバーでした。さて、彼らは数ヶ月前に試作品が設置された8MW DD167と10MW DD193を発表しました。どちらもカーボンファイバーを組み込んでいます。業界で最大のプレーヤーにはパラダイムシフトがあります。」

「プロセスに関しては、まだ私たちはまだそこにいません」と彼は付け加えます。 「自動車業界について、組立ラインと効率でお話します。それらははるかに先を行くものですが、それらは120年前の業界です。オフショアは何年も前に始まりましたが、実際の商業プロジェクトはここ7年間で始まっただけです。ヨーロッパと世界ではまだ大きな学習曲線があります。」

しかし、改善の余地はありますが、ヨーロッパですでに学んだ教訓を、米国やアジアなどの新しい市場でも再現して、スケールアップを迅速化することができます。