FEED jest kluczowym etapem w procesie projektowania, ponieważ pozwala na wczesne wykrycie i rozwiązanie problemów technicznych, a także minimalizuje ryzyko opóźnień i wzrostu kosztów w późniejszych etapach projektu.
W ramach FEED, inżynierowie i projektanci analizują wiele aspektów projektu, takich jak wybór najlepszej technologii, optymalizacja procesów produkcyjnych, wybór najlepszych materiałów, analiza wpływu na środowisko, zapewnienie bezpieczeństwa, itp.
W artykule przedstawiono informacje na temat korzyści wynikających z należycie przeprowadzonego procesu projektowania FEED.
Budowa morskich farm wiatrowych jest złożonym procesem, wymagającym starannego planowania i realizacji. Projekt wstępny jest kluczową częścią tego procesu. FEED to szczegółowe badanie, które przeprowadza się przed rozpoczęciem budowy farmy wiatrowej.
Ma ono na celu ocenę wykonalności projektu i identyfikację wszelkich potencjalnych problemów, które mogą pojawić się podczas procesu budowy.
Projekt FEED obejmuje zazwyczaj szereg różnych badań, w tym ocenę oddziaływania na środowisko, badania geotechniczne i badania inżynieryjne. Badania te służą do określenia najbardziej odpowiedniej lokalizacji dla farmy wiatrowej, jak również najlepszego projektu turbin i kabli podmorskich.
Wstępna analiza projektu zawiera również szczegółowy kosztorys, który jest wykorzystywany w celu zapewnienia realizacji budowy.
Jednym z najważniejszych aspektów wstępnej analizy projektu jest identyfikacja potencjalnych zagrożeń i problemów, które mogą pojawić się podczas procesu budowy. Ryzyka te mogą obejmować niekorzystne warunki pogodowe, problemy środowiskowe lub wyzwania logistyczne.
Dzięki wczesnej identyfikacji tych zagrożeń, zespół projektowy może podjąć kroki w celu ich złagodzenia i zapewnienia, że projekt zostanie ukończony na czas i w ramach budżetu.
Poza identyfikacją potencjalnych zagrożeń, projekt wstępny odgrywa również kluczową rolę w zapewnieniu, że farma wiatrowa zostanie zaprojektowana tak, aby działać wydajnie i bezpiecznie. Na przykład projekt turbin i ich fundamentów musi uwzględniać specyficzne warunki środowiska morskiego, w tym prędkości wiatru, wysokość fal i głębokość akwenu. Kable podmorskie również muszą być zaprojektowane tak, aby wytrzymać trudne warunki środowiska morskiego i zapewnić niezawodną transmisję energii elektrycznej na ląd.
Morskie farmy wiatrowe są ważną częścią światowego miksu energetycznego, a przygotowanie projektu FEED odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu ich pomyślnej realizacji. Przeprowadzając szczegółowe badania i oceny ryzyka, zespoły projektowe mogą zidentyfikować potencjalne problemy i podjąć kroki w celu ich złagodzenia, zapewniając, że farma wiatrowa zostanie zaprojektowana tak, aby działać wydajnie i bezpiecznie.
W artykule przedstawiono szczegółową charakterystykę wybranych obszarów związanych z przygotowaniem projektu FEED.
Ocena środowiskowa
Etap oceny oddziaływania na środowisko ma na celu określenie najbardziej odpowiedniej lokalizacji dla morskiej farmy wiatrowej (MFW). Proces ten dzieli się na trzy części: etap analizy dokumentacji, etap zbierania danych o lokalizacji oraz etap oceny końcowej. Etap analizy dokumentacji polega na sprawdzeniu wszystkich niezbędnych wymagań. W celu określenia potencjalnych obszarów zainteresowania należy przygotować odpowiednie dokumenty takie jak:
Dane meteorologiczne i oceanograficzne
Dokładne dane meteorologiczno-oceanograficzne i inne dane środowiskowe są niezbędne, aby morska farma wiatrowa została zbudowana zgodnie z lokalnymi warunkami. Do oceny oczekiwanej wydajności MFW potrzebne są nie tylko dane dotyczące wiatru, ale także inne uwarunkowania środowiskowe takie jak: fale, prądy, pływy, temperatury, wilgotność i opady. Działanie fal może potencjalnie spowodować uszkodzenia turbin wiatrowych, podstacji i innych elementów.
Informacje o falowaniu mają zasadnicze znaczenie zarówno dla wyboru właściwego typu statku instalacyjnego, jak i dla pozostałej floty instalacyjnej. Dodatkowo, informacje o falowaniu są wykorzystywane do określenia, jaki typ statków serwisowych jest potrzebny do zadań związanych z eksploatacją, naprawami i konserwacją (O&M). Prądy podmorskie mogą powodować przemieszczanie się dna morskiego, potencjalnie odsłaniając fundamenty turbin i podstacji transformatorowych, a także prowadząc do podmycia kabli. Informacje o pływach są niezbędne zarówno na etapie projektowania, jak i instalacji. Opady atmosferyczne, w tym silny grad, mogą powodować takie problemy jak uszkodzenia łopat, gdy obracają się one z pełną prędkością. Zamarzający deszcz lub śnieg może zwiększyć ciężar konstrukcji, a także spowodować ograniczenia dostępu i wyrządzić szkody. Kra na morzu może powodować uszkodzenia fundamentów, zwłaszcza gdy zaczyna dryfować. Dane dotyczące temperatury i wilgotności są również potrzebne do prawidłowego zaprojektowania infrastruktury farmy, w szczególności doboru powłok malarskich i klas ochrony sprzętu, a także do określenia wymagań dotyczących chłodzenia/podgrzewania sprzętu.
Prognoza klimatyczna
Modelowanie prognoz klimatycznych jest niezbędne do projektowania morskich farm wiatrowych ze względu na długowieczność konstrukcji. Należy przewidywać zmiany klimatu. Modelowanie pozwala ocenić wszelkie trendy w warunkach meteorologicznych i oceanograficznych oraz pomaga zapewnić prawidłowość projektu farmy wiatrowej.
Wymagania środowiskowe
Należy zapoznać się z obowiązującymi zasadami i przepisami oraz zapewnić, że projekt MFW nie będzie z nimi sprzeczny. Badania gatunków zagrożonych, które często mogą zająć sporo czasu powinny być rozpoczęte na wczesnym etapie projektu wstępnego. Przepisy środowiskowe dotyczące flory i fauny są określone przez lokalne, krajowe i międzynarodowe prawa i regulacje, zwłaszcza jeśli chodzi o gatunki zagrożone, a także lokalne rybołówstwo. Budowa MFW wzdłuż tras migracji ptaków lub na obfitych łowiskach może wiązać się z problemami prawnymi, przeszkodami lub trudnościami.
Działalność gospodarcza
Konieczne jest dokonanie przeglądu obszarów, które mogłyby zostać wykorzystane pod budowę MFW, pod kątem wszelkich działań gospodarczych, np. komercyjnego rybołówstwa, produkcji/transportu ropy naftowej i gazu (rurociągi), działalności rekreacyjnej, szlaków żeglugi handlowej itd. Po dokonaniu oceny lokalizacji można rozpocząć rozmowy z władzami lokalnymi/krajowymi.
Analiza punktu przyłączenia do sieci
Rozważyć należy nie tylko techniczną zdolność sieci do obsługi mocy MFW, ale także przyszłe zmiany w okolicy, które mogą wpłynąć na punkt przyłączenia do sieci, takie jak inne źródła energii, które mogą być tam planowane, oraz bliskość odbiorców energii elektrycznej. Dodatkowo należy wziąć pod uwagę koszt przyłączenia do sieci przesyłowej, np. instalację kabli przez obszary wrażliwe (rezerwaty chronione, obszary zaopatrzenia w wodę itp.), co może wymagać zastosowania droższych technik instalacyjnych, takich jak horyzontalne wiercenie kierunkowe lub podziemne mikrotunelowanie. Wynikiem badań będzie klasyfikacja dostępnych punktów wejścia do sieci.
Raporty z analizy dokumentacji
Raport z analizy danych powinien zawierać zestawienie wyników analizy i rozpoznanie najlepszych obszarów w zależności od przeprowadzonych prac. Koniczne jest określenie czy istnieją rejony, które wymagają zebrania większej ilości danych w celu zmniejszenia potencjalnego zagrożenia dla planu MFW. Taka analiza może być rozstrzygająca, a najlepiej ocenione miejsca nie będą wymagały dodatkowych badań. Raport należy uwzględnić w harmonogramie projektu.
Badanie powierzchniowe: wiatr i fale
Historyczne dane dotyczące wiatru i falowania znajdujące się w archiwach są niewystarczające dla rozwoju MFW. W związku z tym należy przeprowadzić kompleksowe badania w celu spełnienia wymagań, ponieważ zabezpieczenie dokładnych informacji w tym zakresie będzie wymagało znacznej ilości czasu.
Badania podpowierzchniowe
Trudno jest pozyskać precyzyjne dane dotyczące tego, co znajduje się pod powierzchnią, na potrzeby rozwoju farm wiatrowych. Środowisko podpowierzchniowe ma zasadnicze znaczenie podczas budowy i eksploatacji farmy, ponieważ prądy morskie mogą zmieniać dno morskie, prowadząc do rozmycia podstaw turbin i elektrowni, a także torów kablowych podczas montażu. Posiadanie prawidłowych informacji dotyczących środowiska podpowierzchniowego jest kluczowe dla pomyślnego rozwoju farmy wiatrowej.
Badania dna morskiego
Prowadząc analizę zapisów historycznych i dostępnych materiałów, prawdopodobnie uzyskamy informacje dotyczące niewybuchów i niewypałów na interesujących nas obszarach. Jest jednak mało prawdopodobne, że będziemy posiadać niezbędne dane dotyczące warunków geotechnicznych i geofizycznych dna morskiego. Należy przeprowadzić badania w najważniejszych obszarach, które zostały zidentyfikowane na etapie wstępnej analizy. Badania te powinny koncentrować się na składzie dna, gdyż od tego czynnika w dużej mierze zależy budowa elektrowni wiatrowych i stacji elektroenergetycznych. Grunty bardziej miękkie wymagają dłuższych fundamentów lub większych statków instalacyjnych, a w przypadku gleb twardszych jest odwrotnie. Dlatego ważne jest, aby badania dostarczały dokładnych informacji o dnie morskim.
Po zebraniu i uporządkowaniu wszystkich danych, raport z badań środowiskowych powinien zostać poddany weryfikacji. Raport musi zawierać ostateczną klasyfikację terenu, poprawiony budżet i harmonogram projektu.
Ocena ryzyka
Oceny ryzyka są niezbędne w celu zidentyfikowania wszelkich potencjalnych problemów związanych z projektem bazowym, takich jak produkcja i transport fundamentów, montaż i trwałość turbiny, korozja, zmęczenie itp. Umożliwiają nam one identyfikację potencjalnych zagrożeń i ich skutków oraz podjęcie decyzji, czy konieczne są dalsze prace, czy też wyniki już wykonanych są wystarczające.
Dzięki ocenie ryzyka możemy ograniczyć niepotrzebne wydatki, a także zapewnić, że projekt nie będzie narażony na większe ryzyko w przyszłości.
Potencjalne obszary problemowe
W ramach projektu FEED należy sprawdzić obszary, w których mogą pojawić się lub już istnieją różne problemy w ramach procesu rozwoju MFW. Ryzyka należy ocenić w celu ustalenia, czy konieczne jest podjęcie działań ograniczających je oraz jaki rodzaj badań jest wymagany. Uwzględnić należy potencjalne ryzyka, które wcześniej wystąpiły w sektorze ropy i gazu.
Dostępność komponentów MFW
Łańcuch dostaw znajduje się pod presją z powodu rozwoju morskich farm wiatrowych na całym świecie. Należy założyć, że w związku ze zwiększonym zainteresowaniem budowy MFW może wystąpić niedobór komponentów. Wpływ ma również wielkość nowych turbin, ponieważ zdolność produkcyjna pali fundamentowych, masztów turbin i innych elementów stalowych jest ograniczona częściowo z powodu wielkości turbin. Dostawy przekładni, transformatorów, rozdzielnic, okablowania, generatorów i innych krytycznych komponentów mogą być również tym dotknięte. Aby tego uniknąć, zarezerwowanie terminów produkcji kluczowych komponentów i ewentualne zmniejszenie rozmiaru wybranej turbiny może pomóc w złagodzeniu potencjalnego napięcia poprzez umożliwienie dostępu do większej liczby dostawców. Jednak rosnący rynek lądowych turbin wiatrowych może również w tym przypadku powodować trudności.
Dostępność statków
Dostępność jednostek montażowych rośnie, napędzane jest to zarówno przez rozwój morskiej energetyki wiatrowej, jak i rosnące rozmiary turbin. Obecne statki do montażu turbin wiatrowych nie mają wystarczającej mocy, aby zmontować największe turbiny. Istnieje tylko kilka dużych morskich statków dźwigowych, takich jak Heerema Sleipnir, Thialf i Saipem S7000. Wykorzystanie tych dużych statków dźwigowych jest bardziej kosztowne niż wykorzystanie dedykowanych jednostek instalacyjnych dla turbin wiatrowych, co podnosi koszty instalacji. Dodatkowo, rosnące rozmiary fundamentów i podstacji mogą wkrótce spowodować presję na specjalistyczny sprzęt instalacyjny, taki jak sprzęt do wbijania i przenoszenia pali. W związku z tym należy poszukiwać możliwości szybszej rezerwacji jednostek instalacyjnych turbin wiatrowych i specjalistycznych narzędzi.
Statki pomocnicze dla etapów operacyjnych, napraw i konserwacji są obecnie rzadkością. Warto wykonać analizę rynku, aby określić, czy SOV dla MFW będą dostępne i rozpocząć rozmowy z ich właścicielami/operatorami. Dodatkowo, inwestowanie w najnowocześniejszą technologię monitorowania mogłoby wspomóc w zmniejszeniu ryzyka związanego z ograniczonymi jednostkami pomocniczymi.
Dostępność doświadczonego personelu
Od pewnego czasu sektor morski boryka się z problemem braku doświadczonego personelu. Prowadzi to do tego, że projekty trwają dłużej, kosztują więcej i zwiększa się prawdopodobieństwo wystąpienia wypadków. Aby zmniejszyć negatywne skutki, korzystne może być rezerwowanie usług renomowanych wykonawców projektów offshore z wyprzedzeniem i wymaganie od nich wdrożenia kompleksowych planów szkoleniowych. Pomoże to stworzyć bardziej zdeterminowane podejście, które zobowiąże wykonawców do świadczenia długoterminowych usług. W konsekwencji może to pomóc w przerwaniu obecnej spirali niskich płac, braku szkoleń i złego zarządzania pracownikami.
Doświadczenie w pracy z samorządami lokalnymi, krajowymi i agencjami
Wprowadzenie ram regulacyjnych ustanowionych przy współpracy rządu i jego agencji jest niezbędne dla pomyślnego rozwoju farm wiatrowych na całym świecie. Jeśli ramy te zostaną prawidłowo wykonane, mogą przyspieszyć realizację projektów i obniżyć ich koszty, czyniąc je bardziej atrakcyjnymi zarówno dla deweloperów, jak i dostawców. Co więcej, dedykowane ramy regulacyjne zwiększają dostępność jednostek i pozwalają na bardziej efektywną eksploatację, co dodatkowo obniża koszty.
Znalezienie odpowiedniej równowagi pomiędzy ograniczeniem wydatków inwestycyjnych (zakup i posadowienie turbin wiatrowych), a kosztami bieżącymi (funkcjonowanie, konserwacja i naprawa) jest trudnym zadaniem. Jeśli konieczność obniżenia kosztów jest zbyt wysoka, dostawcy mogą być zmuszeni do obniżenia jakości świadczenia. Ze względu na długi czas funkcjonowania turbiny, trudno jest ocenić konsekwencje zmian projektowych wprowadzonych w celu zmniejszenia kosztów dla jej długoterminowej niezawodności. Na przykład, zmniejszenie rozmiaru i wymiarów przekładni i jej komponentów bez ostrożnej oceny ich wpływu na wytrzymałość może prowadzić do regularnych awarii w pierwszych latach eksploatacji turbiny. Wszelkie czynniki mające wpływ na spadek wydajności pracy turbiny wiążą się ze wzrostem kosztów eksploatacji, a nawet koniecznością całkowitej wymiany.
Doświadczenie wykonawców w zakresie projektowania i inżynierii
Przy wyborze wykonawców projektowych i inżynieryjnych, którzy będą realizować etapy projektu koncepcyjnego i szczegółowego, należy zachować ostrożność. Najważniejsza powinna być jakość usług, a nie koszty, ponieważ nawet niewielki błąd projektowy może mieć ogromne skutki finansowe, czego przykładem mogą być zdarzające się awarie kabli i turbin wiatrowych na niektórych MFW. Koszty ich likwidacji idą w setki milionów dolarów. Wcześniejsze doświadczenia w przemyśle naftowym i gazowym pokazały, że poziom wiedzy specjalistycznej wśród wykonawców jest zróżnicowany, dlatego ważne jest, aby wybierać mądrze.
Podsumowując, przeprowadzenie procesu projektowego FEED może przynieść wiele korzyści w procesie inżynieryjnym. Dzięki dokładnemu określeniu wymagań projektowych oraz ocenie ryzyka, projektanci i inżynierowie mogą wybrać najlepsze rozwiązania techniczne i zaprojektować systemy, które są nie tylko wydajne, ale również bezpieczne i przyjazne dla środowiska.
Eugene Bajema, Sylwia Bazychowska
Energy Market Observer sp. z o.o.
Niniejsza strona korzysta z plików cookie
Wykorzystujemy pliki cookie do spersonalizowania treści i reklam, aby oferować funkcje społecznościowe i analizować ruch w naszej witrynie.
Informacje o tym, jak korzystasz z naszej witryny, udostępniamy partnerom społecznościowym, reklamowym i analitycznym. Partnerzy mogą połączyć te informacje z innymi danymi otrzymanymi od Ciebie lub uzyskanymi podczas korzystania z ich usług.
Korzystanie z plików cookie innych niż systemowe wymaga zgody. Zgoda jest dobrowolna i w każdym momencie możesz ją wycofać poprzez zmianę preferencji plików cookie. Zgodę możesz wyrazić, klikając „Zaakceptuj wszystkie". Jeżeli nie chcesz wyrazić zgód na korzystanie przez administratora i jego zaufanych partnerów z opcjonalnych plików cookie, możesz zdecydować o swoich preferencjach wybierając je poniżej i klikając przycisk „Zapisz ustawienia".
Twoja zgoda jest dobrowolna i możesz ją w dowolnym momencie wycofać, zmieniając ustawienia przeglądarki. Wycofanie zgody pozostanie bez wpływu na zgodność z prawem używania plików cookie i podobnych technologii, którego dokonano na podstawie zgody przed jej wycofaniem. Korzystanie z plików cookie ww. celach związane jest z przetwarzaniem Twoich danych osobowych.
Równocześnie informujemy, że Administratorem Państwa danych jest Agencja Rynku Energii S.A., ul. Bobrowiecka 3, 00-728 Warszawa.
Więcej informacji o przetwarzaniu danych osobowych oraz mechanizmie plików cookie znajdą Państwo w Polityce prywatności.