Fundacje grawitacyjne i monopole dla polskich farm wiatrowych – technologie i producenci

Wstęp – fundacja jako podstawa

Każda turbina wiatrowa na morzu stoi na fundacji – strukturze, która łączy ją z dnem morskim i musi wytrzymać tsunamie sił – fale, wiatr, prądy i korozję – przez 25 do 30 lat. Wybór rodzaju fundacji to jedna z najważniejszych decyzji inżynierskich w procesie planowania farmy wiatrowej.

W Morzu Bałtyckim, gdzie głębokości wód są umiarkowane (od 20 do 80 metrów), popularne są dwie główne technologie: monopole – jednofilary stalowe, wbijane w dno morskie – i fundacje grawitacyjne (GBF) – masywne struktury betonowe lub stalowo-betonowe, które są stawiane na dnie za pomocą własnej wagi.

W tym artykuła przyjrzymy się obu technologiom, ich zalety i wady, a przede wszystkim firmom w Polsce, które brą udział w ich produkcji i instalacji.

Monopole – giganci stalowi

Monopole to najczęściej stosowana technologia fundacji dla morskich farm wiatrowych na całym świecie. Są to gigantyczne stalowe rury – o średnicach od 6 do ponad 11 metrów i długościach od 50 do ponad 100 metrów – wbijane w dno morskie za pomocą specjalistycznych maszyn.

Dajin Offshore, największy prywatny chiński producent monopile, potrafi wytwarzać XXL monopile o średnicach do 11,5 m, wadze do 2 500 ton i długości do 120 m. Firma ma roczną wydajność produkcji na poziomie miliona ton stali i dysponuje własnym portem z nabrzeżami o długości 560 m i głębokościach do 14,4 m.

Dajin w przyszłości planuje rozширenie oferty o XXXL monopile o średnicach do 16 m i długości do 150 m, a nawet fundacje floating i jackets. Firma jest gotowa do współpracy z europejskimi deweloperami w zakresie local content.

Produkcja monopile wymaga zaawansowanego spawania, obróbki i kontroli jakości. Firmy takie jak Alpin Weld – z Gdańska – specjalizują się w spawaniu i NDT (UT, UT-PA, UT-TOFD) dla monopile, oferując usługi kontroli spawów i naprawy.

Ramboll, jeden z czterech największych konsultantów na świecie w dziedzinie fundacji offshore wind, ma biura w Warszawie i Gdyni. Firma jest liderem w designu fundacji – zaprojektowała fundacje dla ponad 50% istniejących farm wiatrowych na świecie i uczestniczyła w 70% projektów offshore.

Fundacje grawitacyjne – beton jako bohater

Fundacje grawitacyjne (Concrete Gravity Based Foundations – GBF) to alternatywa dla monopile, szczególnie popularna w rejony, gdzie dno morskie jest skalne lub trudne do wiercenia. Są to masywne struktury betonowe, stawiane na morskim dnie za pomocą własnej wagi – bez potrzeby wbijania.

Aarsleff BIZ w Świnoujście jest jednym z kluczowych producentów fundacji grawitacyjnych w Polsce. Firma specjalizuje się w produkcji wielkogabarytowych prefabrykowanych elementów betonowych i dotychczas wyprodukowała 190 sztuk GBF oraz 985 sztuk platformów roboczych dla największych deweloperów offshore na świecie.

Slipform, firma z Szczecinu, oferuje unikną technologię budowania struktur metodą sliding formwork –sto razy szybszą od tradycyjnego climbing formwork. Technologia ta jest idealna dla hybrid wind towers (onshore) i GBF (offshore), sea breakwater structures i pylonów mostów. Firma dysponuje automatycznym systemem kontroli i jakości, który w tiempo rzeczywiste kontroluje geometrię formy i nośność betonu.

Instalacja fundacji – jak to robi się na morzu?

Instalacja fundacji na morzu to jedno z najbardziej wymagających zadań w budowie farmy wiatrowej. Wymaga specjalistycznych statków instalacyjnych, precyzyjnego planowania i idealnej pogody.

Ventum, firma założona w 2021 roku w Polsce, specjalizuje się w instalacji fundacji i pre-assembly turbiny. W krótkim czasie stała się jednym z kluczowych graczów na europejskim rynku offshore wind, rozszerzając swoje operacje na Wielkbrytanię i USA.

Synergy Engineering Poland, specjalizujący się w grillage & seafastening design, rigging systems design i structural analyses, wspiera kontrahentów w transportu i instalacji offshore structures. Firma ma doświadczenie z wiodącymi holenderska kontrahentami – Boskalis, Heerema i Jumbo Offshore.

Navic Engineering, z biurem w Poznaniu, oferuje engineering solutions dla offshore substations, service platforms i sea-fastenings. Firma ma ponad 20 lat doświadczenia w Norwegian Offshore sector i zrealizowała ponad 500 projektów.

Technologie przyszłości – floating offshore wind

Kolejny krok w rozwoju offshore wind to floating offshore wind – farmy wiatrowe, w których turbiny są osadzone na pływające platformach zamiast fundacji stałych. Umożliwia to budowę farm na głębszych wodach, gdzie tradycyjne fundacje nie są możliwe.

IBW PAN (Instytut Budowli Wodnych Polskiej Akademii Nauk) jest jedną z instytucji w Polsce, które aktywnie pracują nad technologia floating offshore. Instytut ma biegłość w modelowaniu i inżynierii hydrotechnicznej, a do jego portfela projektów należą badania nad FSRU terminal w Zatocze Gdańskiej.

European Energy, firma z ponad 5 GW mocy w planie rozwoju, jest jednym z pionierów Power-to-X w worldwide – technologii, która konwertuje energię odnawialną w inne formy energii, takie jak zielony wodór czy zielona metanol.

Podsumowanie

Fundacje – czy to monopole, czy GBF – to serce każdej morskiej farmy wiatrowej. Polska ma solidną bazę produkcyjną i consulting w tym segmencie, a firmy takie jak Aarsleff BIZ, Dajin, Ramboll i Slipform demonstruują szeroki zakres kompetencji. W miarę jak Polska planuje zainstalować kolejne GW na Bałtycku, rola fundacji i ich producentów będzie tylko rosnąć.