Download het artikel in 
ENGINEERINGNET.BE - Dat windpark wiekt voor Eneco straks zo’n 23 km uit de Nederlandse kust, ter hoogte van Noordwijk-aan-Zee, een totaal vermogen van 129 MW bij elkaar.
Het OHVS-substation transformeert de binnenkomende 33 kV naar 150 kV en stuurt die energie - als wisselstroom - naar het land. Goed voor bijna 150.000 gezinnen.
Eind november werden de systemen van het OHVS in Hoboken uitgetest aan de hand van simulaties. Later zullen multi-wheelers - Self-Propelled-Modular-Transporters - het 900 ton zware, vier verdiepingen hoge station de boot oprijden.
In februari 2015 zal het zelfvarende kraanponton 'de Rambiz' het gevaarte - 24m lang, 23m breed en 16m hoog -op zijn sokkel hijsen die in de 20m diepe zeebodem is geslagen. Vervolgens worden de kabels naar het station getrokken. In september 2015 wordt het operationele station wellicht opgeleverd.
«We hopen op een zachte winter», glimlacht Pascal Brunet, division manager Offshore Wind bij Cofely Fabricom. Dat maakt alle buitenwerk makkelijker.
Hoe ziet het OHVS eruit?
Het OHVS-station telt vier dekken: onderaan het subdeck met o.a. kabeldek, dieseltank, sump tank en reddingsboot, daarboven het hoofddek met de twee transfo’s en schakelapparatuur. Een andere transfo converteert de binnenlopende 33kV naar 400V om alle systemen aan boord te voeden.
Op het mezzanine-dek met controlekamer en airco-installatie kan de dieselgenerator, met zijn tank van 18 m3, 14 dagen lang voorzien in back-up energie. Er is zelfs een set UPS-batterijen die nog een extra 8 uren aan 'bijkomende back-up' belooft. Verder ook een werkruimte en een stafkamer van 7,2 m bij 4 m.
Operatoren vinden er een onderkomen tijdens onderhouds- of herstelwerkzaamheden. Helemaal boven, op het top-deck, waar de luchtmonden uitkomen van verschillende installaties, is een 'winch area' gemarkeerd om iemand met de helikopter aan een lier aan of van boord te halen. Op datzelfde dek wordt straks nog een kraan geïnstalleerd met een bereik rondom van 19 m.
Boven beide transfo’s zijn 'cut out' zones gemarkeerd. Als een transfo het zou begeven, dan zaagt men het stalen dak op die lijn uit om de transfo er zo uit te lichten en er een ander in te laten zakken. De 80 MVA 33/150 kV ONAN transfo’s, die 7 à 8 m hoog zijn- twee verdiepingen dus - kunnen tot 80°C warm worden.
Ze worden geforceerd gekoeld. In tegenstelling tot alle andere ruimtes in het station wordt de lucht in de transforuimte door deze geforceerde koeling niet ontzilt. Onder de transfo’s komt een sump tank van 44 m3 om eventueel lekkende olie op te vangen: evenveel als er in de transfo’s zit, plus 10%. Siemens stond in voor het brandblussysteem.
Op het ogenblik van het bezoek werden de switch gears volop getest. Siemens leverde zijn 33 kV middenspannings- en ABB de hoogspanningsschakelapparatuur. Een 33 kV 21,8 MVAr shunt reactor zal de spanning stabiliseren wanneer de belasting gaat variëren.
Het SCADA-systeem kreeg ook verschillende simulaties te verwerken. Het SCADA-systeem van het station telt 3 à 4.000 I/O’s. Hiermee kan de hele operatie offshore niet alleen gemonitord worden. Van op het land zullen sommige zaken ook aangestuurd worden zodat het station in principe onbemand kan werken.
Samenbouwen
De bouw van dit OHVS startte in april 2013. Projectleider bij Fabricom is Kristine Voet (30). Zij is burgerlijk ingenieur elektro-mechanica (KULeuven) en breide er nog een Master General Management aan op de Vlerick Business School. De grote uitdaging? «De timing.
Op korte tijd diende er veel te gebeuren door verschillende partners. Die interface zijn, is uitdagend.» Ze wijst er tegelijk op dat de jaren ervaring die Cofely Fabricom heeft met dit soort projecten efficiënter werken mogelijk maakt. Componenten, die ook in andere projecten gebruikt werden, gaat het standaardiseren.
Maar ook het proces -het 'samenbouwen'- verloopt vlotter. Zo bouwt Iemants de 'omgekeerde schoendozen' of 'boxen' in prefab en afgeschilderd. Die worden dan als module in Hoboken geïnstalleerd. «Dat beperkt hier de las- en straalwerkzaamheden waardoor het geheel sneller vooruitgang boekt.»
Op regelmatige afstanden kwamen op de modules bevestigingssystemen waarmee ze makkelijker te grijpen en te verplaatsen zijn. De opbouw startte onderaan met een L-module. Vervolgens werd op alle verdiepingen de helft gebouwd. Later werd de rest ingevuld.
Staal kreeg de sterkste kwaliteit oppervlaktebekleding en er wordt ook glasvezelversterkte kunststof gebruikt voor roosters, vloeren en trappen. De verschillende gesloten ruimtes worden bediend door een HVAC-klimaatbeheersingssysteem dat tevens de lucht ontzilt.
Fabricoms eigen Project Management System - dat straks Microsoft Dynamics’ AX ERP-systeem zal gebruiken en vanaf dan Panamax zal heten - vergemakkelijkt dat collaboratieve gebeuren. Het bezorgt het management ook dagelijks de status van de werf, structuur, installaties, kabels, ...
Op deze werf zijn er regelmatig 70 à 80 mensen aan de slag. Tweederde daarvan zijn 'lokalen' uit België en/of Nederland. Er zijn ook twee subcontractors uit Duitsland en Slovakije.
Maatwerk met een prijskaartje
Elk substation heeft zijn eigen specificaties. Het is maatwerk. Het kostenplaatje verschilt naargelang de gebruikte materialen en technologieën, uitrusting, redundancy,...
De levenscyclus kost van dit OHVS-ontwerp moest over de 20 jaar levensverwachting zo laag mogelijk gehouden worden, de elektrische installatie moest de betrouwbaarheid en beschikbaarheid van het windpark optimaliseren. Het station, dat onder normale omstandigheden onbemand werkt, moest dus van op afstand aangestuurd kunnen worden.
Het ontwerp moet het mogelijk maken alle elektrische componenten met een kraan te vervangen zonder snijwerk, met uitzondering dan van de HS/MS trafo’s en de shunt reactor.
«In het geheel van een offshore windpark is het aandeel van het substation 3 tot 5% van de totale kostprijs. Ergens tussen €25 en €70 miljoen», rekent Brunet.
Deze OHVS wordt gerekend op 30 à 40 miljoen euro, maar ook werd het cijfer €44 miljoen genoemd. De kostprijs van het Luchterduinen windpark wordt ondertussen op €450 miljoen geschat.
Oefenen baart kunst
Cofely Fabricom bouwde al tien OHVS-sen. Er staan er drie op stapel. Men hoopt in december contracten te tekenen voor nog een vijftal substations. Daarmee noemt het zich marktleider. De commerciële focus van het bedrijf ligt vandaag op de Noord-Europese markt waar de EU met zijn 20-20-20 doelstellingen nog even met subsidies over de brug komt.
Leergeld
«Tegen die tijd -2020- moeten onze processen helemaal op punt staan om onze technologie ook elders uit te rollen», aldus Brunet. Hij wijst er tegelijk op dat als men in staat is een technologie te ontwikkelen die geen behoefte heeft aan dure DC-pluggen offshore projecten nog verder uit de kust leefbaar kan maken zonder subsidies.
Hoezo? Cofely Fabricom kiest ervoor te werken wisselstroomtechnologie (AC). Het klassieke verhaal wil dat DC (gelijkstroom) veel verder reikt met minder verliezen op de kabel. Het schoentje ligt echter op meerdere plekken gebonden. Niet alle verliezen steken in de AC-kabel.
Verliezen zijn er immers ook bij het converteren van de wisselstroom - die de windturbine produceert - naar gelijkstroom om die aan land te brengen waar die opnieuw omgevormd wordt tot wisselstroom vooraleer op het net te komen.
Bij elke conversie moet je rekenen op 1 à 3% verliezen. Bovendien is een AC-substation op zee 'beduidend goedkoper' dan een DC-plug op zee. Die laatste zou meer dan het tienvoudige kosten: zo’n €600 à €800 miljoen.
Het consortium deed zijn eerste ervaring met een AC-substation op bij Belwind 1. «We verfijnden de AC-technologie om verder in zee te kunnen», zegt Koen Van Peteghem, General Manager EMEA bij CG Holdings Belgium.
Voor het Gemini-windpark (600 MW), dat straks op 60 km ten noorden van Schiermonnikoog komt, kiest het consortium er voor de langere afstand te overbruggen met AC-technologie maar zowel offshore als onshore filters en reactoren aan te brengen die de capacitatieve verliezen beperken.
Met succes blijkbaar want: «Oorspronkelijk voorzag het Gemini-project DC. Dat turnden we met onze technologie om naar AC.»
Om nog verder uit de kust - meer dan 100 km - energie te gaan oogsten moet men vandaag nog steeds op DC terugvallen... «tenzij je ervoor kiest om onderweg een extra tussenstation te zetten dat de steeds groter wordende hoekverschuiving tussen stroom en spanning - waardoor het vermogen verkleint met de afstand - terug recht zet», aldus Van Peteghem. Zo’n extra AC-substation met reactoren hoeft blijkbaar niet meer te kosten dan de OHVS zelf. Samen is dat echter nog veel goedkoper dan één DC-station.
Bovendien vergt DC ook meer onderhoud dan AC. De kost om DC in dienst te houden is hoger. «Als je meerdere parken op één plug wil aansluiten zijn er meer interferenties», stelde Brunet.
Met AC zou dat eenvoudiger op te lossen zijn. De onderhoudskost van een OHVS hangt af van de onderhoudsfilosofie - is die curatief, preventief of predictief? -maar wordt in de regel berekend op jaarlijks 1% van de investeringswaarde.
(foto's: LDS)
door Luc De Smet, Engineeringnet
Kadertekst:
Complex project, véél partners
Opdrachtgever is de combinatie Eneco en Mitsubishi Corporation. Cofely Fabricom werkt in onderaanneming voor Van Oord, hoofdaannemer van het EPC-contract: het ontwerp (Engineering), de inkoop (Procurement) en de bouw (Construction), ook van de funderingen en de elektrische infrastructuur.
Van Oord zet zelf de monopile en het platform waarop het OHVS komt te staan en legt de bekabeling en de fundering. Het Zuid-Koreaanse LS Cable & System levert de 150 kV wisselstroom offshore kabel die bijna 26 km lang is.
De kabel komt aan land bij Noordwijk en wordt daar verlengd met 8 km onshore kabel om op Tennets 380 kV-net aan te sluiten via het hoogspanningsstation van Sassenheim.
Cofely Fabricom heeft de leiding in de tijdelijke handelsvennootschap (THV) Luchterduinen waarvan ook CG Holding Belgium nv en Iemants/Eiffage deel uit maken.
In dit consortium verzorgt Cofely Fabricom het projectbeheer en staat het zelf in voor ontwerp, toeleveren, bouw en installatie, maar ook het testen en afleveren van het OHVS, het toeleveren van de metering unit aan het HS-station van Sassenheim en het onshore controlegebouw (ontwerp, ombouw, testen en afleveren).
CG Holdings Belgium staat in voor de elektrische hoog- en middenspanningsuitrusting en het HS-ontwerp. Iemants is verantwoordelijk voor de stalen buitenstructuur en zijn verankering op de transportbarge.
