ReWind Vänern Bilaga A - Teknisk beskrivning ReWind Vänern AB Postadress/Postal adress Telefon/Telephone Internet Bankgiro/Bank account Org.nr/Reg.No. ReWind Offshore AB 070 6506985 www.rewindenergy.se 641-2803 556784-5978 Köpmannagatan 2 epost/email Företaget innehar S-652 26 Karlstad Mobil +46 706506982-85 info@rewindenergy.se F-skattebevis SWEDEN
INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 INLEDNING... 3 2 ALLMÄN ORIENTERING... 3 3 LOKALISERING... 3 4 BESKRIVNING AV VINDKRAFTPARKEN... 4 4.1 4.1 ALLMÄNNA DATA... 4 4.2 VINDKRAFTVERK... 5 4.2.1 Torn... 6 4.2.2 Rotor... 6 4.2.3 Maskinhus... 6 4.2.4 Fundament... 7 4.3 KABEL OCH KABELDRAGNING... 9 4.3.1 Internt elnät... 9 4.3.2 Elanslutning till land... 10 4.3.3 Kabelförläggning... 11 4.3.4 Kabelväg till anslutningspunkt... 12 4.4 UTMÄRKNING... 16 4.5 ANLÄGGNINGSSKEDET... 16 4.5.1 Fundament... 16 4.5.2 Kabelförläggning... 17 4.5.3 Montering av vindkraftverk... 17 4.6 DRIFTSKEDET... 17 4.7 AVVECKLINGSSKEDET... 18 5 KONTROLLFRÅGOR VID DRIFT OCH UNDERHÅLL... 18 BILAGOR. EXEMPEL PÅ VINDKRAFTVERK FÖR PROJEKT REWIND VÄNERN... 18 1. GAMESA G128-4,5 MW... 18 2. WINWIND 3MW MED 109-120 MROTOR... 18 3. SIEMENS SWT 2.3 113... 18 4. VESTAS 3 MW 112 MROTORDIAMETER... 18 5. GE 2,5 MW, 103 MROTORDIAMETER... 18 6. OCAS HINDERBELYSNING FÖR FLYGET... 18 2
1 Inledning Föreliggande tekniska beskrivning av en planerad vindpark vid Stenkalles grund i norra Vänern har upprättats som en del av ansökan om tillstånd enligt miljöbalken. 2 Allmän orientering ReWind Vänern AB är ett bolag som har följande delägare; ReWind Offshore AB ReWind Energy AB PEAB Energy AB Scanergy AS ReWind Vänern AB står som sökande för vindkraftparken. Ansökan omfattar en etablering av 20 verk i storleksklassen 3-4,5 MW/verk. 3 Lokalisering Vindparken är planerad att byggas på Stenkalles grund. Där finns på grunt vatten mycket lämpliga berghällar för fundament. Området har goda vindförutsättningar. Platsen ligger ett par kilometer söder om den befintliga Vindpark Vänern, som består av tio stycken 3MWverk. Vindparken kan anslutas till en mottagningsstation 130/50 kv i Dingelsundet. Vindkraftparken kommer att vara lokaliserad i Karlstad kommun. De tjugo vindkraftverken kommer att placeras i grupp med inbördes avstånd på ca 600-800 m. Platserna där de enskilda verken kommer att placeras kan komma att korrigeras något, då kompletterande undersökningar krävs för att avgöra om bottenförhållandena är lämpliga. De kommer dock alla att placeras inom angivet projektområde (se figur 1). 3
Figur 1. Ansökt placering av vindkraftparken. Projektområdet som omfattar ca 10,2 km 2 är markerat med gul färg, och den preliminära placeringen av verken, som bestäms av vattendjup och bottenförhållanden, visas med svarta symboler. De röda symbolerna visar de befintliga tio vindkraftverken i Vindpark Vänern. LantmäterietGävle2011.MedgivandeI2011/0151. 4 Beskrivning av vindkraftparken I det följande ges en generell beskrivning av den planerade vindkraftparken. Då vindkrafttekniken ständigt förbättras och det finns ett flertal möjliga leverantörer, kan den slutliga tekniska utformningen avvika något från uppgifterna i detta dokument. Vidare beror antalet verk på vilken rotordiameter det slutligt valda fabrikatet har. 4.1 4.1 Allmänna data Vindkraftparken kommer att bestå av 20 verk om ca 3-4,5 MW per verk. Navhöjden kommer vara 90 120 m, rotordiametern ca 109-130 m vilket ger en totalhöjd om ca 145-185 m. Elproduktionen i den ansökta verksamheten, med 20 verk med 109 meters rotordiameter beräknas motsvara ca 200 GWh per år. 4
4.2 Vindkraftverk Ett vindkraftverk består av tre huvudkomponenter: torn, rotor och ett maskinhus. Navhöjden är avståndet från mark till rotornavets mitt, rotordiametern är diametern i den cirkel som rotorn sveper över, svepytan, och totalhöjden är navhöjden plus halva rotordiametern (radien). Vindkraftverk förankras i marken/sjöbotten med ett fundament. Det finns idag tre olika principer för maskinhusets konstruktion, standardmodellen som har en trestegs växellåda och en asynkrongenerator, direktdriven generator (utan växellåda), samt hybrider som har en- eller tvåstegs växellåda och en mångpolig synkrongenerator. Figur 2. Skiss av vindkraftverk Moderna vindkraftverk har variabelt varvtal; rotorns varvtal är proportionellt mot vindhastigheten, med större rotordiameter blir varvtalet lägre. I tabell 1 nedan redovisas ungefärliga data och specifikationer för två av de vindkraftverk som kan bli aktuella för projektet ReWind Vänern. Det finns flera modeller och storlekar mellan dessa två exempel som visas i varsin kolumn, som kan bli aktuella för detta projekt (se kap 6). Tabell 1; Preliminära data om vindkraftverken Märkeffekt 3MW 4,5 MW Antal verk 20 20 Navhöjd 90-100 m 100-120 m Rotordiameter 109-120 m 128 m Totalhöjd 145 m 184 m Varvtal 5-15 varv/min 4-12 varv/min Startvind 4m/s 3m/s Märkvind 13 m/s 11 m/s Stoppvind 20 m/s 30 m/s Ljudemission 106,4 dba 101,6-107,5 dba Vindkraftverken kommer vara anpassade för placering till havs. Det innebär bland annat ett ökat korrosionsskydd och högre krav på täthet för att skydda vindkraftverkets komponenter från fukt. Fundamenten kommer att vara försedda med iskon för att minska isbelastningen, någon typ av plattform för angöring med båt och fast lyftanordning för att möjliggöra byte av komponenter i maskinhuset utan extern lyftkran. 5
4.2.1 Torn Torn till vindkraftverk tillverkas i stål eller betong. Riktigt höga torn består ofta av en kombination av betong i nedre delen och ståltorn i den övre. Bottendiametern på torn för verk i denna storleksklass är ca 4,5-8 m. För aktuellt projekt planeras torn av stål med bottendiameter ca 4,5 m. Tornet är fäst i fundamentet via en fläns. Ovanpå tornet är maskinhuset fastsatt via en lagring så att maskinhuset med rotor kan ställas in i förhållande till vindriktningen. Invändigt är tornet försett med lejdare och en hiss för persontransport till maskinhuset. Viss elektrisk utrustning är också placerad inne i tornet. 4.2.2 Rotor Rotorn har 3 blad och en diameter på 100-130 m, vilket innebär en svept yta om ca 7850-12850 m 2. Bladen tillverkas vanligen av glasfiberarmerad plast. De är infästa i navet via lager, så att de kan vridas i förhållande till sin längdaxel för att uppnå optimal vinkel vid olika vindhastigheter och rotorn går med variabelt varvtal för att optimera produktionen. Detta medför även att det aerodynamiska ljudet minskar vid lägre vindhastigheter. 4.2.3 Maskinhus I maskinhuset finns generatorn som producerar el, samt de komponenter som behövs för att överföra rotorns vridmoment (kraft) till densamma. I standardmodeller av vindkraftverk sker detta via en huvudaxel från rotorn, kopplad till en växellåda som ökar varvtalet till det som krävs av en standard asynkrongenerator. Det finns dock inte minst hos de största vindkraftverken mer avancerade tekniska lösningar. En sådan lösning är att ansluta rotorn direkt till en mångpolig synkron ringgenerator (se figur 3), en annan att integrera rotor, växellåda och generator via en en- eller tvåstegs planetväxel (se figur 4). De flesta vindkraftverk använder också kraftelektronik för att styra frekvensen hos den växelström som produceras. Figur 3. Vindkraftverk med direktdriven mångpolig generator utan växellåda. Rotornav Mångpolig generator Pitch motorer Rotorblad Torn 6
Figur 4. Hybrid där rotorn är kopplad till drivlinan via ett treradigt kullager (1), en enstegs planetväxel (2) ökar varvtalet ca 6 gånger, en ringgenerator med lågt varvtal (3) producerar el och rotorns varvtal kontrolleras genom tre elektriska pitchmotorer (4) som ställer bladen i rätt vinkel. Vindkraftverkets generator är kopplad till en transformator som höjer spänningen till önskad nivå. Vindkraftverkets styrsystem övervakar vindhastighet, vindriktning, bromssystem, växellåda, generator och temperatur på generatorn. Styrsystemet reglerar sedan bland annat bladinställning, varvtal och hur maskinhuset vänds mot vinden. Vindkraftverken kommer att vara försedda med en lyftanordning för att kunna byta ut komponenter i maskinhuset ifall dessa går sönder. 4.2.4 Fundament Det finns olika typer av fundament för havsbaserade vindkraftverk. På Stenkalles grund kommer samma typ av fundament som används i Vindpark Vänern att användas. Det är fundament av prefabricerade betongringar som sedan förankras i berget på sjöns botten (se figur 5-6). Denna metod är lämpligast och kostnadseffektiv på djup ner till 15 meter och förutsätter berg av hög kvalitet utan sprickbildningar. Det krävs därför noggranna geotekniska analyser för att hitta och bedöma lämpliga platser där verken kan installeras. Eventuellt kommer en vidareutveckling av detta fundament, där betongringarna ersätts att gjuten metall, eller svetsad konstruktion att användas. Det förutsätter förstås att denna nya teknik för fundament kan utvecklas och visar sig mer kostnadseffektiv. 7
Figur 5. Fundament av betong som förankras i berget med stag som är ingjutna i fundamentet. På så sätt används även berget som motvikt.. Figur 6. Betongfundamenten gjuts på plats i hamnen innan det transporteras ut till sjöss för montering. 8
4.3 Kabel och kabeldragning Växelströmsöverföring kommer att användas för att ansluta vindkraftparken mot det lokala elnätet på land. Treledar högspänningskablar för 36 kv kommer att användas (se figur 7). Figur 7. Specifikationer för kabel som används för internt nät och anslutning till elnät på fastlandet. 4.3.1 Internt elnät Det interna kabelnätet i vindkraftparken utformas så att verken kopplas ihop i grupper om fem verk. Varje sådan grupp har sedan en egen kabel in till land. Eventuellt kommer dessa fyra grupper även att kopplas samman så att elen kan matas i land även om någon kabel drabbas av driftavbrott (se figur 8). 9
Figur 8. Vindparkens interna elnät. Vindkraftverken är ihopkopplade i grupper med fem verk, som sedan har varsin kabel till land. För att skapa redundans, så att elen kan matas i land om någon av kablarna drabbas av fel, kommer grupperna eventuellt även att kopplas ihop (gröna linjer). Lantmäteriet Gävle 2011. Medgivande I 2011/0151. 4.3.2 Elanslutning till land De fyra 36 kv kablarna från vindparken på Stenkalles grund dras förbi (heldragen linje) eller igenom (streckad linje) Vindpark Vänern (inom streckat område) och därefter parallellt med kabeln från Vindpark Vänern in till Dingelsundet i Karlstad för anslutning till Fortums mottagningsstation (se figur 9). Avståndet från vindparken till anslutningen i ställverket är ca 16 km, den totala kabellängden för de tänkta 4 kablarna till land är ca 70 km, och till vindparkens interna nät ca 25 km kabel. Totalt behövs alltså nära 100 kilometer kabel. Figur 9. Den svarta linjen är kabelsträckningen från Stenkalles grund, den mörkblå alternativ sträckning genom Vindpark Vänern. Den gröna linjen är Vindpark Vänerns kablar. LantmäterietGävle2011.MedgivandeI2011/0151 10
4.3.3 Kabelförläggning Från vindkraftverkens fundament kan kablarna komma att förläggas i hål som görs med styrd borrning, ett hundratal meter (se figur 10). Hur långa borrhål som görs beror på bottenförhållanden. Alternativt kommer kablarna att förläggas på berget/botten och skyddas med kabelskydd av betong. En kombination av olika förläggningsmetoder kan bli aktuell. Där botten är mjuk kommer kablarna att plöjas ner i botten där det finns behov att skydda kablarna. På hårdbotten förläggs kablarna i så kallade SRS rör. Kablarna skjuts respektive dras in i röret i sträckor på upp till 1 km (se figur 11). Om nödvändigt kommer även fräsning att användas, för att passera ojämnheter i hårdbottnar (sten). Där kabeln ligger fritt på botten kommer den att förankras med betongblock (se figur 12). Figur 10. Med styrd borrning borras hål under sjöbotten, där kablarna kan förläggas. Figur 11. Kablarna kommer att förläggas i SRSrör där kabeln ligger fritt på botten. Dessa rör kan vara upp till en km långa. Figur 12. Där kablarna ligger fritt på botten kommer de att viktas med specialkonstruerade betongblock, så att de inte kan sättas i rörelse av vattenströmmar. Dessa förläggningsmetoder kan komma att användas såväl inom vindparken som för elanslutningen till land. 11
4.3.4 Kabelväg till anslutningspunkt När de fyra 36 kv-kablarna passerat Vindpark Vänern, kommer de att dras parallellt med kablarna därifrån in mot Skoghall. Det finns för närvarande flera olika anslutningsalternativ som utreds. Den närmaste är en anslutning till ett 130 kv-ställverk på Stora Ensos område. Om detta visar sig möjligt kommer kablarna den sista sträckan upp på land att förläggas i ett borrhål, som går från land under farleden och under Vindpark Vänerns två kablar. En annan möjlighet är att förlägga kablarna den sista sträckan jämte den rörledning som går från fabriken i Skoghall och som korsar farleden (se figur 13). Figur 13. Kabeldragning för anslutning vid Stora Enso i Skoghall. Röd linje, kabel från Vindpark Vänern, streckad blå linje, anslutning av ReWind Vänern. LantmäterietGävle2011.MedgivandeI2011/0151. 12
Nästa alternativ är att ansluta till den 50 kv-ledning som går från numera nedlagda Akzo Nobels industriområde till Fortums mottagningsstation. Även i detta fall kommer kablarna att förläggas i borrade hål under sjöbotten den sista sträckan in till land (se figur 14). Figur 14. Kabeldragning vid anslutning till Akzo Nobel. Röd linje, kabel från Vindpark Vänern, streckad blå linje, anslutning av ReWind Vänern. Lantmäteriet Gävle 2011. Medgivande I 2011/0151. 13
En annan möjlighet, som tills vidare är huvudalternativet, är att dra kablarna in till land vid Dingelsundet, och dra nedgrävda kablar på land därifrån fram till Fortums mottagningsstation. Även här utreds två alternativa vägar att dra kablarna. Det första är att dra kablarna längs med Dingelsundsådran (se figur 15). Figur 15. Kabeldragning längs Dingelsundsådran till Fortums mottagningsstation. Röd linje, kabel från Vindpark Vänern, streckad blå linje, anslutning av ReWind Vänern. LantmäterietGävle2011.MedgivandeI2011/0151. 14
En annan tänkbar sträckning är via Kråkviken fram till 130 kv-ledningen och sedan längs den till Fortums mottagningsstation (se figur 16). Figur 16. Kabeldragning via Kråkviken till Fortums mottagningsstation. Röd linje, kabel från Vindpark Vänern, streckad blå linje, anslutning av ReWind Vänern. LantmäterietGävle2011.MedgivandeI2011/0151. Vilket av dessa fyra alternativ som kommer att användas beror på resultatet av de diskussioner som förs med Fortum, Akzo Nobel respektive Stora Enso om elanslutningen. Eftersom havsbaserade vindkraftverk fjärrstyrs, är det viktigt med en bra och säker kommunikation. Den sker via en optofiberkabel som förläggs tillsammans med kraftöverföringskablarna. 15
4.4 Utmärkning Vindkraftverken kommer att markeras enligt de krav som Sjöfartsverket och Transportstyrelsen ställer. Under anläggnings- och avvecklingsfaserna kommer arbetsområdet markeras i enlighet med IALA Maritime Bouyage System (MBS). Tornens arbetsplattformar kan komma att vara gulmålade och försedda med ljus. Vindkraftparkens hörn, det vill säga det yttersta verket mot farleden i den övre raden samt de två verken ytterst i varsin rad på väster sida, kommer att markeras enligt IALA special mark och med en räckvidd på minst 5 sjömil. Vindkraftverken kan också komma att förses med nummer och blinkande gult ljus. Vindkraftverken kommer att förses med hinderbelysning för flyget i enlighet med de krav som Transportstyrelsen ställer. Helt nyligen har Transportstyrelsen godkänt en ny typ av flyghinderbelysning (se bilaga 6). Istället för hög- eller mellanintensiva ljus som vanligtvis används för vindkraftverk och som lyser hela tiden, har nu en typ av belysning som tänds när ett flygplan eller helikopter närmar sig utvecklats. Resten av tiden är belysningen släckt. Denna nya teknik ger en betydligt mindre påverkan på landskapsbilden. Även för fåglar, fladdermöss och insekter är detta en bra lösning. 4.5 Anläggningsskedet Nedan beskrivs översiktligt hur vindkraftverken kommer att monteras. De olika leverantörer som kan bli aktuella kan använda sig av olika utrustning och metoder. Byggfasen beräknas pågå under 9-18 månader, troligen under perioden april till oktober. 4.5.1 Fundament Fundamenten kommer att byggas på släta berghällar ner till ca 10 meters djup och för några enstaka verk upp till 15 meters djup. Vid vissa lokaliseringar kan plansprängning krävas. Hål borras i berget och vertikala linstag fästs sedan i hålen. Fundament med övre anslutningsfläns förspänns med hjälp av stagen som förankrats i berget. Fundamentets övre del är 5-8 mi diameter. En del av arbetet utförs av dykare som kommer att vara etablerade i området under byggtiden med fartyget Westvind, som användes vid bygget av Vindpark Vänern, som bas (se figur 17). 16
Figur 17. Fartyget Westvind, som användes när vindkraftverken installerades i Vindpark Vänern, kommer att användas såväl vid bygget av fundament, förläggning av kablar och för resningen av vindkraftverken. 4.5.2 Kabelförläggning Innan fundamenten monteras kan kabelförläggningsrör, s.k. SRS-rör, komma att installeras. När fundamenten är på plats kommer förläggning av optokablar och kraftkablar att utföras. Från varje fundament borras ett hål i berget till ca 50-100 meter ut från fundamentet där det mynnar ut på sjöbotten. Alternativt förläggs kablaget på botten med kabelskydd av SRS-rör och betongelement. Kablar dras sedan mellan fundamenten och vidare in till land på sätt som beskrivs i avsnitt 4.4. Kabelförläggningen beräknas ta ca 3-5 månader. 4.5.3 Montering av vindkraftverk Vindkraftverken transporteras med båt eller lastbil från tillverkaren till närliggande hamn i Karlstadsregionen. Resning av verken utförs från fartyget Westvind (s figur 16). Den nedre torndelen fästs i fundamentet. Därefter monteras de övre torndelarna, maskinhuset och slutligen den trebladiga rotorn. Resning och idriftsättning av de tjugo vindkraftverken förväntas ta ca 6-12 månader. 4.6 Driftskedet Vindkraftverken kommer vara i drift de perioder då vindhastigheten är högre än startvinden (ca 3-4 m/s) och lägre än stoppvinden (ca 20-25 m/s). Vid normal drift kommer vindkraftverken att vara obemannade och fjärrövervakas. Planerad service och underhåll, då vindkraftverken gås igenom tekniskt och säkerhetsmässigt, kommer att genomföras en till två gånger per år. Däremellan sker en löpande tillsyn av verken. Därutöver kommer reparationer att ske vid eventuella driftstörningar. Servicepersonal utgår med båt från Skoghall och angöring vid vindkraftverken görs mot fendrar och via lejdare på vindkraftverken. Vintertid används svävare för service. Vid eventuella större haverier kan det bli nödvändigt att använda fartyget Westvind, som är stationerat i Vänern. 17
4.7 Avvecklingsskedet Rotor, maskinhus och torn demonteras med i princip samma utrustning som används vid monteringen. Delarna kan i stor utsträckning återanvändas eller återvinnas. Fundamenten lösgörs från sjöbotten och transporteras bort. Sjöförlagda kablar tas upp om så krävs och materialet kan återvinnas. 5 Kontrollfrågor vid drift och underhåll Vid normal drift förekommer inga utsläpp från vindkraftverken och därmed uppstår inga störningar ur miljöskyddssynpunkt. De kemikalier som normalt hanteras i vindkraftverken är växellådsolja, hydraulolja, lagerfett och glykos (som inte är farligt ur miljösynpunkt). Dessutom kan det finnas ett antal batterier. De tillfällen som oljeläckage skulle kunna inträffa är främst vid felaktigt handhavande vid byte av växellådsolja eller om servicebåten skadas och börjar läcka olja. Oljeläckage i vindkraftverket förhindras från att nå den yttre miljön genom oljetråg i maskinhus och genom tornets utformning. Alla händelser som kan vara av betydelse för miljön registreras i en loggbok. Bilagor. Exempel på vindkraftverk för projekt ReWind Vänern 1. Gamesa G128-4,5 MW 2. WinWind 3MW med 109-120 m rotor 3. Siemens SWT 2.3 113 4. Vestas 3 MW 112 m rotordiameter 5. GE 2,5 MW, 103 m rotordiameter 6. OCAS Hinderbelysning för flyget 18