Morskie operacje w branży offshore wind mogą stać się globalną wizytówką polskiej gospodarki. Sektor rozwija już technologię floating, która może dać większą efektywność produkcji. Nie zgadzam się z tym, że Polska nie ma nawet najmniejszej wiedzy o uwarunkowaniach rozwoju pływających platform. Polska myśląc o kolejnych fazach offshore wind musi działać na rzecz wykorzystania doświadczenia naszych ekspertów, zdobytego w globalnych projektach. Potrzebne są realne działania w tym zakresie – przekonuje Piotr Jermakow, szef Jermak Offshore Marine Services.
Kilka tygodni temu na łamach OffshoreWindPoland.pl pisałem o tym, że moglibyśmy i powinniśmy sami planować oraz nadzorować budowę morskich farm wiatrowych. Podkreślałem wtedy, że nadzór musiałby się odbywać przy udziale osób z doświadczeniem w branży morskiej. Moja publikacja wzbudziła pewne kontrowersje. Nie wszyscy wierzą w taką możliwość. Polemikę ze mną podjął m.in. Przemysław Łodygowski, który od czterech lat pracuje jako Marine Warranty Surveyor (Morski Inspektor Ubezpieczeniowy) na globalnych projektach offshore wind. W trakcie naszych rozmów szybko doszliśmy do wspólnego wniosku, że tacy ludzie jak np. on sam – absolwenci naszych szkół morskich, kapitanowie z doświadczeniem w przeróżnych operacjach w sektorze offshore wind, są jak najbardziej wskazani do kierowania projektami związanymi z budową morskich farm wiatrowych.
Jak nas widzą
Na „rozgrzewkę” przedstawię historię z początków mojej kariery w offshore, która zobrazuje, w jaki sposób do tej pory byliśmy postrzegani w tej branży.
Październik 1998 r. na Morzu Północnym. Jestem po raz pierwszy w życiu na pływającej wieży wiertniczej typu semisubmersible. Byłem wtedy najprawdopodobniej jednym z pierwszych Polaków, który trafił z Polski na te platformy. „Skąd jesteś?” – zapytał mnie przedstawiciel jednej z firm po tym, jak przeprowadziłem skomplikowaną operację balastową wielkiej jednostki semisubmersible w czasie o 4 godziny krótszym, niż przewidywały to procedury i kontrakt pomiędzy naszą firmą a klientem. Dla wyjaśnienia dodam to, że ten czas jest bardzo ważny, ponieważ wynajęcie jednostki od właścicieli kosztowało klienta wtedy 95 tys. funtów za dobę. Zatem 4 godziny skrócenia operacji to prawie 16 tys. funtów oszczędności. Był to mój trzeci dzień w pracy na tej jednostce i niezupełnie jeszcze rozumiałem relacje między firmą a klientem. Przedstawiciel firmy spytał mnie o pochodzenie po angielsku i w związku z tym odpowiedziałem mu w tym samym języku – „Poland”. – „Ok, Holland”- pokiwał głową ze zrozumieniem. Ja jednak powtarzałem twardo „POLAND”. Ale on ciągle – „Ok, Holland”. Zirytowany zapytałem w końcu, czy wyglądam na Holendra. Mój rozmówca zaczął się śmiać i rozumieć różnicę. Ale nadal prosi o potwierdzenie i w końcu mówi: „- Ale mieszkasz tu, w Szkocji, prawda?”. Nie mógł uwierzyć w to, że osoba z Polski potrafił przeprowadzić taką operację w tak efektywny sposób. Wszyscy wokoło byli zdumieni tym, że mówiłem płynnie po angielsku, że nieźle orientowałem się w zupełnie dla mnie nowym środowisku pracy. Od tego czasu minęło wiele lat i takich osób jak ja w tej branży jest setki. Wszyscy sobie radzą, między innymi dzięki temu, że uczelnie w Polsce solidnie przygotowały nas do pracy na morzu. Uczelnie oraz starsi koledzy, z którymi pracowaliśmy. Opowiadam tę historię po to, aby przełamać określone paradygmaty, a szczególnie ten, że my Polacy nie mamy wiedzy ani zdolności, aby budować farmy wiatrowe na morzu. Za granicą pracuje wiele Polaków z doświadczeniem i wydaje się, że inwestorzy polskich projektów podjęli dotychczas niewystarczające działania celem ściągnięcia na Morze Bałtyckie Polaków z doświadczeniem. Mam nadzieję, że to się zmieni.
W ostatnim czasie mogliśmy przeczytać komentarz Michała Kołodziejczyka, prezesa zarządu Equinor Polska o możliwości budowania pływających farm wiatrowych. Jest to zdecydowanie interesująca opcja dla Polski. Domniemam, że polegałoby to na utworzeniu spółki joint venture z jednym z polskich inwestorów. W Polsce nie mamy zbyt dużego doświadczenia w rozwoju pływających farm wiatrowych, więc bylibyśmy uzależnieni od działań i know how inwestora zza granicy. Czy Polska organizacyjnie i technicznie nie dałaby rady sama rozwinąć pływających farm wiatrowych, o których coraz częściej się mówi w Polsce oraz w regionie Morza Bałtyckim?. W mojej ocenie jesteśmy w stanie sami budować takie instalacje mając odpowiednie doświadczenie. Kluczem jest zainwestowanie w rodzime rozwiązania i innowacje, oraz przełożenie je na przemysł i produkcję. Tak mało, a tak wiele. Sama technologia jest obiecująca. Oto najważniejsze aspekty techniczne zagadnienia technologii floating.
Czy to się nie przewróci?
Wiem, jakie wrażenie może budzić widok wielkiej, pływającej na morzu wieży. Na dodatek z ogromnym wiatrakiem na samym szczycie. Jakim cudem to się nie przewróci, jakim cudem „stoi pionowo” w czasie sztormu? Takie i podobne pytania zadają sobie laicy, którzy z zaciekawieniem patrzą na doświadczenie ekspertów budujących farmy na morzu. Dlaczego akurat pływające farmy wiatrowe?
Powodów jest kilka.
- Sięga się po lokalizacje coraz bardziej odległe od brzegu, gdzie głębokość przekracza 50 – 60m, która jest graniczna dla wiatraków stawianych na dnie. Dłuższe monopale stają się nieekonomiczne.
- Wiatr w większej odległości od brzegu jest bardziej stały i silniejszy. Jest to szczególnie istotne w okresach słabego wiatru – farma wiatrowa daleko od brzegu wygeneruje więcej mocy, niż ta zainstalowana na lądzie lub blisko brzegu.
- Dostępność akwenów – istnieje ograniczona powierzchnia morza, na tyle płytka, że pozwala stawiać monopale i wiatraki na dnie.
- Obecność tras żeglugowych na akwenie i zagrożenie z tego wynikające.
Pływająca morska farma wiatrowa to wiatraki posadowione na pływakach utrzymujących je nad powierzchnią wody i w stałym miejscu. Pozostałą część farmy stanowi sieć podwodnych kabli łączących te wiatraki z podstacjami oraz kabel eksportujący wytworzony prąd do sieci odbiorczej na brzegu. Elementami pływającymi farmy poza samymi wiatrakami są również podstacje transformatorowe. Zatem jedyną różnicą pomiędzy farmami stojącymi na dnie morza, a tymi pływającymi, jest sposób posadawiania turbin z wiatrakami i podstacji transformatorowych na pływakach. Pływająca podstawa (pływak/ponton) wieży z wiatrakiem czy też podstacji musi mieć odpowiednią wyporność oraz stateczność. Te pływaki/pontony to zazwyczaj stalowe lub betonowe konstrukcje w różnych kształtach. W wyniku działania fal, wiatru i prądówzachowują się one w skomplikowany dynamicznie sposób.
Ruchy pontonu są dodatkowo komplikowane przez wpływ sił aerodynamicznych pochodzących z wiatraka oraz sił generowanych przez system kotwiczenia. Wpływ sił aerodynamicznych jest bardzo znaczący ze względu na wysoko położony środek ciężkości samej turbiny, a poziom komplikacji ruchów całości rośnie wraz ze zwiększającą się głębokością morza. Trzeba te ruchy opanować i ograniczyć do minimum. Nie jest to łatwe. Ale zostało to już dawno temu rozwiązane. Bezpieczne posadawienie przeróżnych instalacji na powierzchni morza zostało rozwiązane przez branżę offshore oil & gas. Osobiście pracuję z tymi rozwiązaniami już od 1997 r. – nie ma w tym dla mnie nic szczególnie nowego.
Systemy mocowania do dna
Obecnie, w przypadku pływających farm wiatrowych są trzy zasadnicze rozwiązania takiego posadawiania:
- TLP (Tension Leg System), gdzie wiatrak na pływaku utrzymywany jest na powierzchni morza dzięki wyporności podwodnej części pływaka. Utrzymuje się na pozycji i w pionie dzieki naprężonym pionowym linom (ang. tendons – ścięgna), które łączą całość z dnem morskim. To pozwala na pewną swobodę w poruszaniu się wokoło oryginalnej pozycji, a dobra stateczność zapewniają naprężone pionowo liny mocowane do dna kotwicami lub palami zassanymi w dno (ang. suction piles). Pale zasysane w dno to najdroższa, ale najbardziej stabilna opcja z trzech tu zaprezentowanych. Ze względu na „sztywność” układu staje się on jednak podatny na dynamiczne drgania harmoniczne, które w efekcie rezonansu z falowaniem itd. mogą doprowadzić do uszkodzeń „ścięgien” łączących konstrukcję z dnem. Suction piles są stosowane od ponad 30 lat. Firma InterMoore, część większej firmy Acteon, od lat świadczy usługi w zakresie produkcji oraz instalacji tego typu kotwiczenia.
- Semi-submersible SMS (Spread Mooring Systems), gdzie stateczność zapewniona jest grawitacyjnie (niski środek ciężkości dzięki balastom w podwodnej części pontonu) a ruchy w płaszczyznie horyzontalej ograniczone są napięciem lin kotwicznych. Stosuje się tu specjalistyczne kotwice, tzw samozagrzebujące się (self burrying anchors) o bardzo dużej sile trzymania się gruntu. To wielkie (ok. 20T) kotwice typu Stevpris, Stevin, Bruce i inne. Zupełnie inne niż te, które nasi marynarze i kapitanowie znają ze statków. Konstrukcje tego typu mogą być też utrzymywane na pozycji przez systemy TLP, co łączy zalety obu koncepcji. Łączy też niestety wady, z których chyba najpoważniejszą jest możliwość uszkodzeń lin łączących całość z dnem na skutek dynamicznych drgań harmonicznych. SMS jest powszechnie stosowanym system kotwiczenia pływających instalacji na różnych głębokościach. Kotwice, łańcuchy i reszta tzw. biżuterii (jewelery) są łatwo dostępne na całym świecie – można je zamówić i kupić a można też wynajmować.
- Podstawy pływające typu spar – w zasadzie jest to ogromny spławik. Stosuje się tu konstrukcje stalowe lub betonowe. Stateczność zapewnia balast w dolnej części „spławika”. Utrzymanie konstrukcji na pozycji najczęściej zapewnia również SMS. Takie konstrukcje są o wiele mniej wrażliwe na wpływ wiatru, fal oraz prądów. Wymagają jednak głębokiej wody – ponad 100m i sprawiają duże problemy w czasie transportu na płytkich obszarach bo muszą poruszać się w pozycji pionowej. Do posadowienia takiej instalacji można też użyć systemu TLP.
Wszystkie te trzy systemy mają wady i zalety. Można je dowolnie mieszać ze sobą, aby dla konkretnych projektów dobrać jak najbardziej optymalne kosztowo oraz technicznie rozwiązanie. Omawianie tego zagadnienia nie jest jednak tematem niniejszego opracowania.
Mamy skąd czerpać wiedzę
Wiedza na temat budowy tych systemów nie jest tajemna i nie jest ograniczona do jednej firmy. W branży istnieje wiele poradników w zakresie projektowania i budowania pływających fundamentów. Dla przykładu podam, najprawdopodobniej najbardziej popularną publikację: “DNVGL-ST-0119 Floating wind turbine structures”. Są też inne, nowsze i nowocześniejsze opracowania takie jak np. z firmy Empire Engineering.
Czy staniemy się wzorem dla innych?
Po raz kolejny przywołuję Gdynię. Miasto, które ponad sto lat temu zbudowali nasi poprzednicy. Nie mieli doświadczenia w takich budowach. Zatrudnili fachowców oraz firmy wykonawcze. Jednak planowaniem, projektowaniem i nadzorowaniem zajmowali się Polacy. Port Gdynia i miasto Gdynia powstały dzięki wizji i pracy wspaniałych ludzi. To m.in. Tadeusz Wenda i Eugeniusz Kwiatkowski. Niech ci dwaj panowie oraz tysiące ich współpracowników będą dla nas wszystkich inspiracją i dowodem na to, że my też damy rade postawić wiatraki na wodzie. Jeśli wreszcie zaczniemy wykorzystywać wiedzę i doświadczenie naszych fachowców oraz krajowy potencjał ekonomiczny, jesteśmy w stanie zbudować te instalacje na morzu. W tej chwili Norwegowie są dla nas wzorem. My staniemy się takim wzorem na Morzu Czarnym, kiedy Ukraina rozpocznie przestawiać swoja energetykę na „zielonę energię”. A potem przyjdzie czas na inwestycje na całym świecie. Morskie operacje offshore mogą stać się globalną wizytówką polskiej gospodarki.
Treść artykułu(komentarza) stanowi opinie i poglądy wyłącznie ich autora
