Windenergie op zee ontwikkelt zich in hoog tempo. De turbines en monopiles worden steeds groter en offshore windturbines produceren meer energie dan men zich 5 jaar geleden kon voorstellen. Alle technologie groeit, terwijl mensen even groot blijven, dat leidt tot uitdagingen tijdens de installatie. De belastingen op torens en funderingen nemen snel toe door hogere naafhoogtes en grotere rotoren. “De grens van de huidige verbindingstechnieken vraagt om alternatieve oplossingen”, legt Jasper Winkes directeur van C1 Connections BV uit.
De C1 Wedge Connection is een nieuwe innovatieve verbinding die kan worden gebruikt voor vaste en drijvende windturbines. Door de toenemende omvang van windturbines in combinatie met zwaardere omstandigheden zijn de grenzen van bestaande verbindingen bereikt. De C1 Wedge Connection kan eenvoudig worden geschaald om de vereiste hogere capaciteit en vermoeiingscapaciteit te leveren. De verbinding is robuust en onderhoudsvrij, vereist minder staal en reduceert de installatietijd tot een half uur terwijl een veilige installatie wordt gegarandeerd.
Operatie principe
Een C1 Wedge Connection maakt gebruik van een vorkvormig bovendeel en een onderdeel, beide met langwerpige gaten. In deze gaten wordt een spanner geplaatst. De spanner heeft een boven- en onderblok dat uitzet wanneer twee wiggen samen worden getrokken, waardoor een voorgespannen interface tussen het beide delen van de verbinding.
Jasper Winkes: “We zien dat zowel de rotor diameter als de ashoogte groeit wat resulteert in een toename van het weerstandbiedend moment. De C1 Wedge Connection kan hoge lijnbelastingen leveren en heeft ook een hoge vermoeiingscapaciteit. De verbinding is ook ongevoelig voor de exacte mate van voorspanning, waardoor de verbinding onderhoudsvrij is. Installatie zonder personeel, lichtgewicht apparatuur en componenten maken deze verbinding een grote verbetering vanuit HSE-perspectief.”
Gezondheid en veiligheid
Momenteel wordt de L-flensverbinding vaak gebruikt als de meest kosteneffectieve oplossing. Het turbinegedeelte wordt boven de monopile fundering gehesen en door de technici in positie gemanoeuvreerd om de gaten recht boven elkaar te krijgen. Vervolgens worden massieve bouten door de flens gestoken en vastgedraaid om de verbinding te maken. Naarmate de turbines groter worden, neemt de kracht op de verbinding tussen monopilefundering en turbines toe.
Bouten die momenteel worden gebruikt om traditionele L-flens te verbinden, bereiken hun limieten. Enerzijds vanwege , anderzijds vanwege de grootte en het gewicht van deze bouten.
Veiligheid is een zeer belangrijk voordeel van de C1 Wedge Connection. Er hoeft tijdens de bouw geen personeel onder een hangende (of aangekoppelde) last te staan. De hele uitlijning en snelkoppeling wordt gedaan met een personeelsvrij uitlijn- en snelkoppelingssysteem. De onderdelen en gereedschappen zijn licht en gemakkelijk te hanteren door een technicus. Jasper Winkes stelt: “Onze verbinding is ook kosteneffectief: volledige installatie is mogelijk in minder dan een half uur en de verbinding zorgt voor grote besparingen in primair en secundair staal. Verdere besparingen kunnen worden gemaakt in de operationele fase, aangezien er geen onderhoud nodig is, aangezien de C1 Wedge Connection ongevoelig is voor de exacte mate van voorspanningsniveau”.
Certificaat
De C1 Wedge Connection heeft certificering componentencertificaat ontvangen van DNV. Om de verbinding gecertificeerd te krijgen, waren er 3 essentiële fasen. Bij een eerste uitgebreide modellering van de verbinding bleek dat deze een hoge ultieme en vermoeiingsweerstand kan leveren. Dit werd bevestigd in de tweede fase, de testfase waarbij meer dan 20 segmenten werden onderworpen aan tientallen miljoenen belasting cycli. In de derde fase werd de fabricage van de verbinding getoond waaruit bleek dat de verbinding binnen de vereiste toleranties kan worden gefabriceerd.
Succesvolle samenwerking
Voor dit soort innovaties is input van meerdere belanghebbenden nodig, van kleinere bedrijven, maar ook van universiteiten en het bedrijfsleven. Dat is de sleutel tot succes. Jasper Winkes: “Het project is een mooi voorbeeld van hoe kleine bedrijven succesvol kunnen samenwerken met de industrie en de wetenschappelijke wereld”.
Dit artikel maakt deel uit van de serie Project in Beeld. Bekijk hier meer projecten.