Identifisering av utredningsområder for havvind

Publisert 25.04.23Sist endret 25.04.23

Del denne sidenDel på e-post

Tekniske og økonomiske forhold

På denne siden omtales relevante teknologier som turbiner, bunnfaste- og flytende fundamenter. Det gis også en enkel oversikt over kostnadene til et vindkraftverk til havs.

Turbinteknologi og kraftproduksjon

Vindturbiner som skal etableres til havs består av de samme komponentene som vindturbiner på land. Tårnet, nacellen (generatorhuset) og rotorbladene utgjør hovedkomponentene. Havvindturbiner som bygges i dag har i all hovedsak tre rotorblader og er horisontalt akslet i rotasjonsretning. Det finnes imidlertid også noen turbintyper der rotorakselen er installert i vertikal stilling, med generatoren plassert på bunnen av tårnet.

Vindturbiner produserer strøm ved å omdanne bevegelsesenergien i vinden til elektrisk energi. Vinden får rotorbladene til å dreie rundt. Omdreiningen i rotoren fører til omdreining i generatoren, slik at det dannes elektrisitet. Her kan du lese mer om kraftproduksjon fra vindturbiner.

Vindturbinteknologien har utviklet seg raskt de siste årene. Både installert effekt, totalhøyde og lengden på rotorblader har økt. Når det gjelder vindturbiner til havs forventes det at turbiner med installert effekt opp mot 14-15 MW kommer på markedet i de kommende årene. Disse vil ha en høyde fra havoverflaten til tuppen av rotorbladet på opp mot 280 meter. For eksempel er det turbiner av denne størrelsen som skal bygges i havvindparken Dogger Bank C i Storbritannia, som etter planen skal stå ferdig i 2026.

Et vindkraftverk til havs med kapasitet på 1500 MW er beregnet å produsere omtrent 7 TWh årlig, og vil dermed kunne forsyne om lag 440000 husholdninger i Norge med strøm gjennom et år. Dette er basert på et gjennomsnittlig strømforbruk per husholdning på 16 000 kWh (Statistisk sentralbyrå, 2016).

{ "value": { "focalPoint": { "left": 0.5, "top": 0.5 }, "id": 3150, "udi": "umb://media/dbdc87f82a524fb7996999b5cbc0cd01", "image": "/media/50dnzw0s/figur-turbinstørrelser.png", "caption": "Figuren illustrerer utviklingen av turbinstørrelser fra 2013 og antatt utvikling frem mot 2040 for vindturbiner til havs.", "altText": "" }, "editor": { "name": "Image", "alias": "media", "view": "media", "render": null, "icon": "icon-picture", "config": {} }, "styles": null, "config": null }
Figuren illustrerer utviklingen av turbinstørrelser fra 2013 og antatt utvikling frem mot 2040 for vindturbiner til havs.

Fra 2030 og utover er det sannsynlig at havvindturbiner med installert effekt mellom 15-20 MW blir tilgjengelig. Den største begrensningen til større turbiner er utfordringer knyttet til logistikk som følge av størrelsen på komponentene. 

Fundamenter og forankring

Vindkraftverk til havs monteres på bunnfaste eller flytende fundamenter, avhengig av havdybden. Bunnfast forankring, som vil si at turbinfundamentene står fastmontert på havbunnen, er aktuelt for havdybder inntil om lag 70 meter. Det utvikles også bunnfaste løsninger til bruk over 70 meters dybde, men her vil det være utfordringer knyttet til kostnader, logistikk og installasjonsteknikker. I områder med dybde over 70 meter vil det derfor i hovedsak være flytende forankring som er aktuelt. Ulike konsepter for bunnfast og flytende forankring er vist i figuren under.

{ "value": { "focalPoint": { "left": 0.5, "top": 0.5 }, "id": 3151, "udi": "umb://media/0ba638a0094b4ab6b441de7545af07e5", "image": "/media/uy2kmc0l/figur-fundamenter.png", "caption": "Figuren viser ulike løsninger for bunnfast og flytende forankring." }, "editor": { "name": "Image", "alias": "media", "view": "media", "render": null, "icon": "icon-picture", "config": {} }, "styles": null, "config": null }
Figuren viser ulike løsninger for bunnfast og flytende forankring.

Gunstige dybder for flytende forankring

Ved flytende forankring er vindturbinen montert på et flytende fundament som holdes på plass av tre eller fire forankringsliner. Flytende fundamenter kan lages for grunt vann med dybder på 70 – 100 meter. Løsningene blir imidlertid mer kostbare her enn på dypere vann, fordi påvirkningen fra bølgene er større på denne dybden. Dette gir dermed en større belastning på strukturen, som igjen fører til kostbare løsninger for fundament og forankringssystem.

For dybder mellom 100 og 300 meter er det lettere å designe forankringssystemet slik at det får et naturlig bevegelsesmønster, uten at forankringslinene blir for lange. Kostnadene vil imidlertid øke med dybden, ettersom både forankringen og installasjonen blir mer krevende. Lengre forankringsliner krever også mer materiale, som er kostnadsdrivende. For dybder over 500 meter vil i tillegg det interne kabelnettet i vindkraftverket ikke legges på havbunnen, men holdes flytende ved hjelp av flytelegemer. Dette kan også være fordyrende for potensielle havvindprosjekter.

Basert på disse betraktningene definerer NVE dybder mellom 100 og 300 meter som mest teknisk-økonomisk egnet for flytende forankring.  

Mye av den installerte havvindkapasiteten i verden i dag er bygget på bunnfaste fundamenter. Det finnes mange forskjellige, standardiserte bunnfaste teknologier som er kommersialisert. Hvilken teknologi som er best egnet for et prosjekt avhenger av faktorer som for eksempel dybde, geologiske forhold, logistikk og kostnader.

Det finnes flere ulike konsepter for flytende forankring, men teknologien er ny og har fortsatt til gode å fullstendig kommersialiseres. Flytende forankring bruker kjetting, wire eller tau til å ankre fundamentene til havbunnen. Normalt vil det være 3-4 forankringsliner per fundament, avhengig av type. Linesystemet kan enten være slakt eller stå i vertikalt spenn. Ankerløsninger binder hver line til havbunnen og er en viktig komponent i et forankringssystem. Det finnes ulike typer ankere, og også ulike typer systemer der flere fundamenter kan dele ankere. Slike innovative forankringssystemer kan bidra til å redusere kostnader og fotavtrykk, og det er pågående forskning og utvikling av disse. 

Hvilke ankerløsninger som benyttes i et prosjekt vil være avhengig av linesystemet og de geologiske egenskapene på havbunnen i det aktuelle området. I norske havområder er havbunnen variert, og kan bestå av forskjellige lag av sedimenter som leire, sand, grus, stein eller en kombinasjon av disse. For at en som utvikler havvindprosjekter skal ta riktig valg av ankerløsning vil det derfor være viktig at havbunnens geologiske egenskaper i prosjektområdet er kjent, og utvikler forstår implikasjonene egenskapene gir for valget av forankring. 

Elektrisk infrastruktur

Den elektriske infrastrukturen til et vindkraftverk til havs består av internt kabelnett mellom vindturbinene, koblingsstasjoner og kabler fra vindkraftverket til et tilknytningspunkt. På denne siden er kun det interne kabelnettet omtalt, mens ulike overføringsteknologier er nærmere omtalt her. Det interne kabelnettet kan bestå av statiske eller dynamiske kabler. Statiske kabler er vanlige å bruke i vindkraftverk der turbinfundamentene står fastmontert på havbunnen. Dynamiske kabler er dimensjonert for bevegelse i havet, og vil derfor utgjøre en del av det interne kabelnettet i vindkraftverk med flytende fundamenter. Dynamiske kabler finnes med både 33 og 66 kV spenningsnivå i dag, og det utvikles også kabler med spenningsnivå på 132 kV.

Økonomiske forhold

Lønnsomhet

Lønnsomheten til et vindkraftverk til havs avhenger av kostnadene ved å bygge ut og drifte anlegget, og inntjeningen ved salg av kraft i markedet. Inntjeningen er gitt av mengden kraft som produseres og oppnådd pris for levert kraft. Her kan du se beregnet kraftproduksjon for de identifiserte områdene.  

Bilaterale kraftkjøpsavtaler har blitt vanligere og kan redusere prisrisikoen for en utbygger. Her kan støttemekanismer slik som prisgarantiordninger spille inn. Differansekontrakt er et eksempel på en støtteordning, og ordningen er valgt for området Sørlige Nordsjø II

Kostnader

Kostnadene til et vindkraftverk til havs vil kunne variere mye. Forhold som havdybde og geologi, valg av teknologi, avstand til land og kostnad for nettilknytning vil påvirke totalkostnadene for et prosjekt.

Generelt deles kostnadene mellom investeringskostnader (CAPEX), driftskostnader (OPEX) og avviklingskostnader (DECEX). I tillegg vil det påløpe finansielle kostnader i løpet av levetiden for prosjekter med gjeldsforpliktelser. Figuren under illustrerer kostnadsfordelingen med underkategorier, sammen med noen eksempler.

{ "value": { "focalPoint": { "left": 0.5, "top": 0.5 }, "id": 3152, "udi": "umb://media/cf264e87173e47928182cdd65a8d3f15", "image": "/media/qfhcntz4/kostnader.png", "caption": "Kostnadsoversikt over levetiden for et vindkraftverk til havs.", "altText": "" }, "editor": { "name": "Image", "alias": "media", "view": "media", "render": null, "icon": "icon-picture", "config": {} }, "styles": null, "config": null }
Kostnadsoversikt over levetiden for et vindkraftverk til havs.

Basert på disse kostnadene kan det beregnes en energikostnad over levetiden, kalt LCOE (levelized cost of energy). Energikostnaden er et uttrykk for de samlede kostnadene fordelt på den samlede produksjonen gjennom levetiden til et anlegg. Jo lavere LCOE, desto større sannsynlighet for lønnsomhet i et prosjekt.

På NVEs nettsider kan du lese mer om kostnader for kraftproduksjon og sammenligne energikostnader over levetiden for ulike produksjonsteknologier.