| dc.description.abstract | Elektrisitet som er produsert fra fornybare kilder vokser raskt ettersom verden må gå vekk fra fossile energi ressurser for å oppnå klima målet på 2 grader. For å oppnå klima målet, må det skje en kraftig overgang fra energi som er produsert fra fossil energikilder til lavkarbonteknologi. Det siste tiåret har installasjonskostnader for både vind og solcelle sunket betydelig grunnet forbedringer i teknologi, mer konkurransedyktige logistikk og internasjonal produktutvikling. De fleste offshore vindturbiner er av bunnfaste konsepter. Imidlertid forventes installasjon avflytende vindturbiner å øke de neste årene. Med flytende vind elimineres vanndyp begrensinger som bunnfast turbiner har og muliggjør tilgang til områder der vindressurser er sterkere og konsist. Flytende vind har i tillegg en mer enkel måte å montere turbiner på som kan tilby et billigere alternativ enn bunnfaste konsepter. Hovedkostnadene for en vindturbinpark er turbiner(inkl. tårn), fundamenter (bunnfast eller flytende), elektrisk sammenkobling mellom vindpark og nettet på land, konstruksjon og installasjon. En mulig kostreduksjon er ved å bedre utnytte de ulike fartøyene som inngår i installasjonsflåten. Selv med en liten forbedring kan ha en betydeliginnvirkning på den totale installasjonskostnad.
Målet med denne master er å gi en innsikt i installasjons logistikken og lage to ulike optimaliseringsmodeller for installasjon av flytende vind turbiner under påvirkning av været. DOFS modellen inkluderer valg av ulike fartøy imens CFSS modellen inkluderer både valg av tidsplaner og valg av ulike fartøy. Vær kategorier og fartøy begrensninger er faktorer som vil påvirke når de ulike operasjonene kan starte. Den optimale vil bestemme hvilke fartøys som skal brukes, leie perioden av hvert enkelt fartøy, og når de ulike fartøyene skal utføre de ulike operasjonene. Hywind Scotland er verdens første kommersielle installert flytende vindpark, og Hywind Tampen prosjektet er allerede på vei til å bli installert. Når Hywind Tampen blir ferdigstilt vil den være verdens største flytende vindpark. Dette prosjektet vil bli brukt som et utgangspunkt for optimaliseringsmodellene i masteren. Grunnen for dette er at installasjonsprosessen i Hywind Tampen er godt eksempel på hvordan flytende vindturbiner kan installeres. Fartøyene som er brukt i modellene er tatt utgangspunkt i Hywind Tampen og de følgende fartøy typene er OSV,AHTS, CLV og SOV.DOFS modellen viste å installere en turbin uten påvirkning av vær, gav en installasjonstid på25 dager, og installasjon av ti turbiner tok 84 dager. Men, når Hs økte til 2.5 meter, tok installasjonstiden for ti turbiner 126 dager, en økning på 33%. Installasjonskostnaden for ti turbiner når Hs var 2.5 meter gav en økning på 3% fra en turbin kostnad på 1 164 000 £ til 1 843 000 £.
Resultatene fra CFSS modellen viste en lavere installasjonstid for en turbin utenpåvirkning av vær på 20 dager, men installasjonstiden for ti turbiner tok 120 dager. Når ventedager ble implementert for Hs lik 2.5meter, økte installasjonstiden for ti turbiner til 165 dager. Kostnaden per turbin uten påvirkning av vær var 1 305 000£ imens kostnaden var 2 435 000 £for installasjon av ti turbiner når Hs var lik 2.5 meter, en økning på 47 %. Når en sammenligner de to modellene, er det ingen store forskjeller mellom resultatene når været ikke er inkludert. Men når vær er inkludert, er forskjellen mellom resultatene mye større.
Uansett så burde en huske på at det er brukt to forskjellige fremgangsmåter for å ta hensyn til været i modellene. CFSS modellen har vist seg til å være et brukbart hjelpemiddel for å planlegge installasjonsfasen for flytene vindparker ved å anskaffe informasjon om ulike flåtestørrelser og tidsplaner ved uliketilstander av været. Det viser at modellen kan gi resultater som var vurdert gode nok til å svare på målet ved denne masteroppgaven | |
| dc.description.abstract | Electricity generation from renewables is growing rapidly as the world transitions from fossil
fuel to meeting the 2 °C climate target. A severe transformation from fossil fuel-based energy
generation to low-carbon technologies for the global energy market is necessary. Both wind and
solar PV installation costs have dropped significantly over the last decade due to improvements
in technology, more competitive supply chains, and internationally active project developers.
The majority of the offshore wind turbines in operation today are installed near shore. The
installation of floating wind structures is, however, expected to grow in the coming years. By
eliminating the depth constraint that the bottom fixed concepts have, the floating wind concept
will enable access to areas where the wind resources are more robust and consistent. Also, floating
wind concepts allow a more straightforward turbine set-up that can offer a lower-cost alternative
to bottom-fixed concepts. The main costs of an offshore wind farm are turbines(including tower),
foundations (fixed or floating), the electrical interconnection between the wind farm and the grid
onshore and construction and installation costs. Cost reduction can then be achieved by more
efficient utilization of each vessel in the installation fleet. Even a small improvement will have a
significant impact on the total installed costs.
The objective of this master thesis is to provide insight into the logistic installation chain and
create two optimization models for the installation of FOWTs with the impact of weather. The
DOFS model includes decisions on vessel selection whereas the CFSS model includes decisions
on scheduling and vessel selection. Weather conditions and vessel limitations are factors that
will influence the start time of the different installation operations. The optimal fleet will be
determined by which vessel to use, the charter period of each vessel, and when to perform the
different operations. Hywind Scotland is the world’s first fully commercialized installed floating
offshore wind farm (FOWF), and the Hywind Tampen project is already on its way to being
installed. When Hywind Tampen is fully commercialized and in operation, this will be the largest
FOWF. The project’s installation processes will be used as a basis for the optimization model in
the thesis. This is because the installation process in the Hywind Tampen project is an excellent
example of how to install FOWT. The chosen vessels are based on the Hywind Tampen project
and the vessel types that can be chosen in the model are OSV, ATHS, CLV, and SOV.
The DOFS model showed that installing one turbine with no weather impact, the total installation
time was 25 days, and installing ten turbines took 84 days. However, when Hs was increased
to 2.5 meters, the installation time for ten turbines took 126 days, an increase of 33 %.
The installation cost of ten turbines when Hs = 2.5m showed an increase of 36 % from a turbine cost
of 1 164 000 £ to 1 843 000 £. The results from the CFSS model showed a lower installation
time for one turbine without weather of 20 days, however, the installation time for ten turbines
took 120 days. When implementing the waiting days for Hs equal to 2.5 meters, the installation
time increased significantly for ten turbines resulting in 165 days. The cost per turbine for
ten turbines without weather was 1 305 400 £ whereas the turbine cost was 2 435 500 £ when
installing ten turbines when Hs was equal to 2.5 meters, an increase of 47 %. When comparing
the two models, there is no significant difference in the results for when the weather impact is
not included. However, when the weather was implemented, the difference between the results
from each model are much more significant. Nevertheless, it should be kept in mind that two
different approaches were used when considering the weather in the models.
The CFSS model is shown to be a useful tool for planning the installation phase for floating
offshore wind farms to get information on fleet sizes and schedules for different weather conditions.
It shows that the model provided results that were considered sufficient enough to answer the
scope of the master’s thesis. | |
