Algemene projectomschrijving
Het windmolenpark Gemini bestaat uit twee delen, genaamd Buitengaats en Zeeenergie. Elk tellen 75 windmolens en één transformatorstation. Het Gemini-project, dat volledig operationeel moet zijn in 2017, wordt beschouwd als een van de grootste offshore windenergieprojecten ter wereld. Het is ook verder van land gebouwd dan alle andere windmolenparken. Wanneer het klaar is, zal het park een totaal vermogen van 600 MW hebben. Dat is voldoende om 785.000 huishoudens van groene stroom te voorzien en de CO2-uitstoot met 1.250.000 ton te verminderen.
Beschrijving staalconstructie en/of gebruik van staal
Beide jackets en topsides in het Gemini windpark zijn gelijkaardig, mits enkele verschillen zoals hoogte wegens verschil in waterdiepte. Ook is slechts één van de topsides uitgerust met een helicopterdeck. Onderstaande beschrijving geldt dus voor beide jackets en topsides.
De constructie bestaat telkens uit een fundering, jacket genaamd, die via vier buispalen gefundeerd is op de zeebodem. Bovenop de jacket is de module, topside genaamd, gemonteerd. De verbinding van de topside met de jacket is tot stand gekomen met een verzonken hoeklas (buis-plaatverbinding).
De jacket bestaat grotendeels uit vier legs (buisprofielen diameter 1,4 m, lengte 58 m) met tussenliggende verbanden en bracings, vier mudmats aan het uiteinde van de legs voor stabiliteit tijdens installatie, vier pile sleeves met daarin de heipalen (verbinding heipaal-jacket door groutmengsel). Daarnaast bevat deze nog twee boatlandings (voor toegang via crew schepen), en de J-tubes die de kabels omhuizen die stroom aanlevert van de turbines en stroom exporteert naar het land. De topside bestaat op zijn beurt uit vier niveaus. De vloeren van de niveaus zijn opgebouwd uit profielstaal tot 1 m hoogte. De vloeren zijn onderling verbonden met kolommen (diameter 1280 mm), schoren en wanden. Voor de wanden is gekozen voor een dunwandige trapeziumplaat (corrugated sheeting) versterkt met hoekstaal rondom om met een minimaal aan materiaal een maximale stijfheid te kunnen verwezenlijken. De topsides dienen als behuizing van de transformatoren die de geproduceerde stroom van de turbines ontvangen en omvormen voor export naar land. Naast het hoogspanningsgedeelte zijn ook kamers voor HVAC (koeling, verwaring), Scada (voor sturing vanaf de wal), batterijkamers en een backup dieselgenerator aanwezig. Beide topsides zijn uitgerust met een zestons kraan, bovendien is één van de topsides uitgerust met een aluminium helicopterdeck. Jacket en topside zijn opgemaakt uit offshorewaardig staal, S355. Totaal staalgewicht van de jackets is 1500 ton elk, staalgewicht topside om en nabij de 1100 ton (excl. equipment).
Bijzondere aspecten bouwkundig concept / ontwerp
Gezien de moeilijke bereikbaarheid van de bouwlocatie zijn topside en jacket zo ontworpen dat zij elk met één enkele hijsbeweging geïnstalleerd konden worden op locatie. De topside woog alles samen zo’n 2000 ton (incl. equipment) en werd geïnstalleerd door het heavy lift vessel ‘Rambiz’.
Bijzondere constructieve slimmigheden / detailleringen
• Ontwerp wanden uit trapezium plaat 6 mm, ingekaderd in een L-profiel 120x120 mm. Optimale stijfheid met minimale materiaalsectie. Makkelijk te manipuleren tijdens constructie, kunnen voorgeschilderd naar eindassemblage vertrekken (minder straal-/conserveerwerk op eindassemblage) en ook vlamrichten tijdens constructie is hierbij overbodig door de geringe vervormingen (groot voordeel ten opzichte van traditionele vlakke wanden met verstijvers).
• Gridsystemen zijn gehanteerd voor supports van kabelbanen op wanden en plafonds over de hele topside, dit volgens een vast patroon (rvs studs op wanden en draadstangen op plafonds). Dit vereenvoudigd de engineering, maakt dat deze ook minder complex is en geeft aanleiding tot minder extra werken achteraf voor onvoorziene zaken.
• Standardisatie van doorvoeren en penetraties door wanden en profielen.
Bijzondere aspecten uitvoering
Door de krappe opgelegde bouwplanning is het proces zodanig geoptimaliseerd dat de elektrische werken (bekabeling en installaties) al konden plaatsvinden terwijl opbouw op andere locaties nog bezig was (monteren/lassen/conserveren/isoleren). Doordacht faseren en indelen van de bouwonderdelen (maximalisatie onderdelen/faseren in kamers en compartimenten) heeft ertoe geleid dat dit alles mogelijk was en de planning gehaald kon worden.
Bijzondere functionele aspecten van het bouwwerk
Het bouwwerk dient als transformatorstation en exporteert geproduceerde stroom van het windmolenpark naar land. Het transformator station is als het ware het kloppend hart van het windmolenpark.
Duurzaamheid
Windpark Gemini is relatief ver van de kust gelegen, wat een moeilijke en dure bereikbaarheid impliceert. Om de constructies minimaal 25 jaar de ongunstige offshorecondities (zeewater, golfslag, wind, etc.) te kunnen laten weerstaan, wordt kwaliteit structureel voorop gesteld. Dit is reeds meegenomen in de ontwerpoptimalisatie. Tevens is dit borgen door het sterke kwaliteitssysteem, alsook de bewuste keuze voor betrouwbare partners en leveranciers die minstens dezelfde hoge kwaliteitseisen aanhouden. Ook zij beschikken doorgaans over een aanzienlijk track-record in de offshore business.
Materiaalgebruik (efficiëntie)
Alle gebruikte materialen zijn van Europese origine. Enerzijds hebben doorgedreven optimalisaties in het ontwerp process ertoe geleid dat het gewicht minimaal gehouden is (mits behoud van voldoende veiligheid en bedrijfszekerheid), anderzijds is het bestelproces zodanig ingericht dat overschotten (overlengtes e.d.) terug naar de voorraad gaan waar ze gebruikt kunnen worden voor andere projecten.
Energiegebruik en verbruik tijdens bouw en gebruik
De modules zijn ontworpen om zelfstandig te kunnen werken (onbemand) voor een periode van 25 jaar. Buiten onderhoudstechnici zullen dus geen operatoren aanwezig zijn. Voeding is voorzien via de aangleverde energie van de windturbines die aangesloten zijn op de modules. Verder is een noodgenerator aanwezig op het platform voor calamiteiten.
Mate van overlast (bouwwerkzaamheden) voor mens en dier
De topsides en jackets zijn geprefabriceerd aan wal, in specifiek hiervoor ingerichte productielocaties op industriële terreinen. Transport van land naar de bouwlocatie offshore is gebeurd met pontons en sleepboten. Overlast voor dieren is beperkt tot het heien van de buispalen die de jacket met de zeebodem verbinden (buisprofielen diameter 2,4 m, lengte 58 m) waarbij slagenergie geoptimaliseerd is om overlast tot een minimum te beperken.
Innovaties op product-, concept- en bouwniveau
De twee jackets zijn geheel geoptimaliseerd op materiaalinzet en lasvolumes. Vooraf zijn er tijdens ontwerpsessies modellen ontwikkeld waarbij de jackets met minder schoren dezelfde stevigheid kregen. Deze efficiënte constructie bespaart 500 ton staal en uiteraard kosten. Ook is veel onderzoek gedaan naar de aangroei van mosselen en dergelijke op de jackets. Daardoor kon het ‘vermoeiingsontwerp’ worden geoptimaliseerd en daardoor wederom op kosten bespaard.
