VURDERING AF FUNDA- MENTSOMKOSTNINGER FOR KYSTNÆRE MØLLER

Transkript

1 Til ENERGISTYRELSEN Dokumenttype RAPPORT Dato NOVEMBER 2012 VURDERING AF FUNDA- MENTSOMKOSTNINGER FOR KYSTNÆRE MØLLER

2 Revision 1 Dato Udarbejdet af JOM/JEES/RMH/CHZ Kontrolleret af MCAS Godkendt af RMH Beskrivelse Vurdering af fundamentsomkostninger for kystnære møller Ref Rambøll Hannemanns Allé 53 DK-2300 København S T F

3 INDHOLD 1. Indledning 1 2. Geologiske og geotekniske forhold Vesterhavet Syd Vesterhavet Nord Jammerbugt Syd Jammerbugt Nord Sæby Djursland Samsø Nord Sejerø Bugten Jammerland Bugt Smålandsfarvandet Vest Vejsnæs Lillegrund Køge Bugt Halsnæs Nyrup Bugt Bornholm Rønne Banke 4 3. Bathymeri/vanddybder 5 4. Vurdering af fundamentsomkostninger Baggrund Fundamentstyper Turbiner og layout Estimering af funderingsomkostninger Generelt Priser Priskurver Estimerede total priser Referencer 12

4 1 1. INDLEDNING Nærværende rapport er udarbejdet for Energistyrelsen og omhandler en indledende vurdering af fundamentsomkostningerne i forbindelse med opstilling af 3,6 MW møller for en række kystnære havvindmølleparker langs de danske kyster. På baggrund af Rambølls eksisterende viden og erfaring samt det umiddelbart foreliggende datagrundlag, herunder høringsudgaven af screeningsrapporten og høringssvar fra GEUS, er følgende følgende vurderinger udført for de 16 udpegede områder: Geologisk og geoteknisk vurdering og karakterisering af bundforholdene med hensyn til egnethed til placering af vindmøller ud fra GEUS foreliggende grundlag omkring overordnede jordbundsforhold. Udarbejdelse af havdybdekort/bathymerikort for hver af de udpegede områder. Økonomisk vurdering af fundamentsomkostninger forbundet med etablering af havmølleparker på 200 MW bestående af ca. 55 møller a 3,6 MW under hensyntagen til den mest fordelagtige placering set ud fra vanddybder og bundforhold i de udpegede områder. Hensynet til placering i forhold til færgeruter, støjbegrænsning af hensyn til marsvin osv. er ikke taget i betragtning i denne vurdering. I det omfang det ikke vurderes at være hensigtsmæssigt/muligt at placere 200 MW, angives størrelse mv. af en mulig mindre park. De 16 udpegede områder vises i Figur 1.1. Figur 1.1: Oversigt over udpegede områder

5 2 2. GEOLOGISKE OG GEOTEKNISKE FORHOLD De geologiske og geotekniske forhold for de 16 foreslåede kystnære områder til havmølleparker tager udgangspunkt i Ref. /1/ og /2/. De geologiske forhold er beskrevet ud fra den generelle geologiske viden om områderne, som i nogen grad er visualiseret med det landsdækkende havbunds overfladesedimentkort. 2.1 Vesterhavet Syd Vesterhav Syd området dækker områder vest og nord vest for Ringkøbing Fjord. Området er præget af sandaflejringer, enten fastlejret smeltevandssand eller omlejret marint sand. Ca. 80 procent af det udpegede område udgøres af sandaflejringer. Sporadisk findes der kvartære moræne sedimenter blotlagt på havbunden. Havbunden ud for de to fjorde, Nissum Fjord og Ringkøbing Fjord er præget af flodslette aflejringer bestående af sand og grus. Imellem de to fjorde ses miocæne aflejringer tæt på havbunden. Disse sedimenter består primært af glimmerholdigt ler, der har været overdækket af en gletsjer i Saale istiden. Lokalt i området findes finkornede sedimenter, dels fra Eem mellemistid, og dels fra den senglaciale periode. Der findes generelt gode funderingsmæssige forhold i området da der findes moræneler tæt på havbunden, dog kan der forekomme problemer pga. lokale forekomster af finkornede/bløde sedimenter. 2.2 Vesterhavet Nord Vesterhav Nord området er en direkte forlængelse af Vesterhav Syd området, og dækker de kystnære områder vest for Limfjordens åbning ved Agger. Området er i forhold til Vesterhav Syd præget af overvejende morænebund. Sandforekomster ses mellem moræneplateauer, disse udgøres primært af fastlejret smeltevandssand eller omlejret marint sand. Ud for den nuværende Limfjords åbning findes et større område som er præget af lerede sø og brakvandssedimenter (Agger leret) som er aflejret i en tidligere fase af Limfjorden. Agger leret tolkes som afsat i op til 40 m dybe lagune bassiner og fjorde /3/. 2.1: Udbredelsen af Agger Leret angivet med rød/grøn stiplet linje /4/. I den nordlige og sydlige del af det potentielle vindmølleområde kan der findes mulighed for gode funderingsforhold med moræneaflejringer tæt på havbunden. Funderingsmæssige problemer pga. lokale finkornede/bløde sedimenter kan forekomme indenfor det udvalgte området. Især omkring den nuværende Limfjords åbning.

6 3 2.3 Jammerbugt Syd Jammerbugt Syd vindmøllepark dækker de kystnære områder nordøst for Hanstholm hvor havbundssedimenterne primært består af fint- til mellemkornet sand, og en del områder med morænelersbund. Områder med vanddybder større end 25 m er grundet det dynamiske miljø i området præget af sedimenttransport fra sydvest mod nordøst, og tilstedeværelsen af dynamiske bundformer, så som storskala sandbølger, må forventes og bør inddrages i vurderingerne af områdes funderingsforhold. 2.4 Jammerbugt Nord Jammerbugt Nord vindmøllepark område dækker de kystnære områder sydvest for Hirtshals. Området er sporadiske moræneaflejringer, marine sandaflejringer udgør havbunden udenfor morænelers områderne. De sandede sedimenter forventes at udgøre mellem 1 og 5 m tykkest i den yderste del og på nordøst siden af morænelers områderne. Som i området Jammerbugt Syd bør vandrende sandbølger være et fokuspunkt i det videre forløb. 2.5 Sæby Sæby vindmøllepark område er placeret i den kystnære del af Kattegat, syd for Frederikshavn. Området kan deles i en lavvandet vestlige del med en sandet bund og en østlig del med dybere vand og en sandet dyndbund. Den sandede dynd tiltager i tykkelse mod øst, hvor der ses tykkelser i størrelsesordenen 1 til 10 m. De øverste bundsedimenter er ofte underlejret af Yoldiahavets lerede sedimenter. Der kan opstå små mikroskopiske gasbobler i den sandede dynd, i dette område giver det ikke ophav til gasudsivning. Ud over den bløde sandede dyndbund findes der i de dybere liggende aflejringer lag af interglaciale (Eem) havaflejringer. I disse aflejringer produceres der opstigende gas, som ud over at give udfordringer for installationsfartøjerne der skal stå ovenpå disse forekomster, kan give mulighed for metan udslip ved boring. 2.6 Djursland Djursland vindmøllepark er placeret i den nordvestlige den af Storebælt ud for Grenå. Området er præget af lavvandede områder hvor havbunden primært består af moræneler og sandede fossile kystdannelser samt større sandbanke områder. På dybere vand findes der sandet dynd som varierer i tykkelse, og i lokale områder kan indeholde mikroskopiske gasbobler. I dette område giver disse ikke ophav til gasudsivning. Under det sandede dynd kan der findes senglaciale lerede sedimenter som stedvist kan give funderingmæssige problemer. 2.7 Samsø Nord Samsø Nord vindmøllepark er placeret i trekantsområdet mellem Djursland og Mols Bjerge i nord og Samsø mod syd. Regionen er præget af en blanding af lavvandede flakområder hvor havbunden består af moræneler og sandede fossile kystdannelser, samt områder med større sandbanker. På dybere vand findes der sandet dynd, som varierer i tykkelse og som i lokale områder kan indeholde mikroskopiske gasbobler, der i dette område ikke giver ophav til gasudsivning. Under den sandede dynd kan der findes senglaciale lerede sedimenter. På de lavvandede områder med morænelersbund vil der generelt være gode funderingsforhold, mens der på dybere vand med sandet dynd, lokalt kan være funderingsmæssige problemstillinger. 2.8 Sejerø Bugten Sejerø Bugten vindmøllepark område er placeret syd for Sejerø og nord for Røsnæs. Området er præget af randmorænebakkerækker mod nord og smeltevandsslette sedimenter mod syd. Det sandede område er delvist overvejret af sandet dynd, hvilket gør at der i dette område kan være funderingsmæssige problemer. Området med sandet dynd udgør ca. 70 % af vindmøllepark området. 2.9 Jammerland Bugt Jammerland Bugt vindmøllepark område er placeret i den østlige centrale del af Storebælt syd for Reersø. Området dækker over et morænelers område i den lavvandede del, som delvist er dækket af sandede recente bundsedimenter. I de dybere dele af området, den vestlige Storebæltsrende og i bugten nord for Reersø, er der aflejret sandet dynd, som primært er underlejret af lerede ferskvands sedimenter. De dyndede områder som udgør ca. 60 % af det udpegede område

7 4 for vindmølleparken kan give funderingsmæssige problemer, mens moræneområderne vil være velegnede til vindmølleparker Smålandsfarvandet Vest Området Smålandsfarvandet Vest er beliggende på overgangen mellem Storebælt og Smålandsfarvandet. Området er domineret af morænelersbund (ca. 70%), med enkelte nedskårede dale, som delvist er udfyldt med sand. I den østlige del af området er dalene udfyld med sandet dynd. Moræneområderne udgør en ideel placering af havvindmølleparker, mens de sandede dynd områder karakteriseres ved bløde aflejringer, som vil give funderingsmæssige udfordringer Vejsnæs Vejsnæs vindmøllepark dækker Vejsnæs Flak syd for Ærø. Området består af en central del med morænelersbund, som er omkranset af ferskvands og marine kystaflejringer. Det centrale Flakområde er funderingsmæssigt ideel for vindmølleparker, mens områderne vest og nord for flakket er præget af større vanddybde og aflejringer af sandet dynd og dynd. Disse områder med bløde sedimenter vil give funderingsmæssige problemer Lillegrund Lillegrund vindmøllepark området er placeret i den centrale del af Lillebælt, nord for Als. Sporadisk i områdets yderkanter består havbunden af morænebund, men der findes også området med blottet fed Tertiært ler, som kan give funderingsmæssige problemer. I den sydlige del er der i områder med større vanddybder aflejret dynd. Dynd områderne udgør ca. 50 % af det udpegede området Køge Bugt Køge Bugt vindmøllepark dækker området i den centrale del af Køge Bugt. Området er præget af sandbund, som overlejrer morænebund og senglacialt lagdelt ler. Der er generelt gode funderingsmæssige forhold i området, dog skal det bemærkes at der lokalt findes sandet dynd, hvor funderingsforholdene kan være mere problematiske. Områderne med dynd udgør ca. 15 % af det udpegede område i Køge Bugt Halsnæs Halsnæs vindmøllepark ligger nord for Sjælland, øst for udløbet fra Issefjorden. Sedimentkortet viser hovedsagligt sandbund, men under det tynde sandlag findes en kombination af morænebund og ishavsler. Moræneaflejringerne er konsoliderede, mens ishavsleret normalt også burde være funderbart Nyrup Bugt Nyrup Bugt vindmølle park området ligger nord for det vestlige Sjælland, vest for udløbet fra Issefjorden. Havbunden består overvejende af glacialt smeltevandssand. Den centrale del af området består af sandet dynd over senglacialt ishavsler. Der vil i de centrale dele kunne være funderingsmæssige problemer i områder med bløde organiskholdige aflejringer Bornholm Rønne Banke Bornholm vindmøllepark ligger syd for Rønne i den nordlige del af Rønne Banke. Havbunden består primært af Mesozoiske prækvartære sandsten og lerbænke, Figur 2.2, som sporadisk er dækket af kvartære moræne og mellem-grovkornede sand- og gruslag, ca. 80 % af havbunden i området udgøres af Mesozoiske krystalline bjergarter/grundfjeld. Forekomsten af overfladenære bjergarter/grundfjeld indebærer i høj grad en gravitationsløsning som funderingskoncept idet det ikke vil være muligt at installere monopæle i disse forekomster. De prækvartære lag er velkonsoliderede, men jordskorpebevægelser har imidlertid vendt op og ned på jordlagene, der er blevet foldet langs brudzoner (forkastninger). Lagene kan ligge med store hældninger og dermed give store forskelle i lithologi. Med hensyntagen til de forskellige Mesozoiske lithologier og forkastninger er der generelt gode funderingsforhold over det meste af området. Der er ikke påtruffet blødbundsforhold i områder, men det må forventes at der kan være sand og grus råstofmæssige interesser.

8 5 Figur 2.2: Kort over de Mesozoiske aflejringer på Vestbornholm og de tilstødende områder på havbunden, /5/. 3. BATHYMERI/VANDDYBDER Bathymetrikortene for hver af de aktuelle positioner er udarbejdet på baggrund af oplysninger i Mike C-Map databasen, som indeholder vanddybder og tidevandsstationer og dækker hele verden. C-Map databasen er udviklet gennem et samarbejde mellem Jeppesen Norge og DHI Denmark, og informationer kan indlæses i Mike modeller til modellering af fx hydrodynamiske forhold eller sedimenttransport. Kortene vises i Latitude-Longitude skala, hvor 1 grad latitude (y-aksen) svarer til km og 1 grad longitude (x-aksen) svarer til km på ækvator men da breddekredsene bliver kortere i omkredsen jo nærmere man kommer til polerne, skal afstanden udregnes som en funktion af længdekredsen med 1/cos(Lat). I Danmark vil man så få et forhold mellem Lat og Long af omkring 1.8. Bathymetriplot for de 16 foreslåede placeringer er præsenteret i bilag 1. Det foreslåede områder er vist i rødt. 4. VURDERING AF FUNDAMENTSOMKOSTNINGER 4.1 Baggrund Nedenstående er estimeret priser for egnede fundamenter for hvert af de 16 valgte lokaliteter. Der er af Energistyrelsen valgt, at basere vurderingerne på en 200MW park svarende til ca. 55 stk. 3.6MW turbiner. Priserne svarer til en EPC kontrakt (Engineering, Procurement and Construction) og inkluderer fabrikation, installation, undersøgelser, design, certifikation, men er eksl. miljøundersøgelser mv.

9 6 4.2 Fundamentstyper Med baggrund i de eksisterende vanddybder forventes der generelt at kunne anvendes 2 typer fundamenter, monopæle (MP) eller gravitationsfundamenter (GBS). På nær Rønne Banke, hvor klippen er tæt på havbunden vil Monopæle kunne anvendes overalt på nær steder, hvor ramning ikke vil være tilladt på grund af støj. Monopæle er anvendt på en lang række projekter i udlandet, for nylig også i Danmark på Paludans Flak, Horns Rev og ved Anholt. Gravitationsfundamenter vil ligeledes være egnede forudsat der er kompetente jordbundsforhold, og hvor evt. udgravning af større mængder blødbund kan undgås, da dette kan have konsekvenser for miljøet og projektomkostningerne. For vanddybder indtil 15 à 20 m vil den fladbundede GBS være den fortrukne gravitationsløsning, for dybere vand en GBS som konus. Førstnævnte har været anvendt ved flere Danske parker, hvor havbunden har været egnede og for vanddybder typisk mellem 5 og 15m. Monopæle GBS-flad GBS-konus 4.3 Turbiner og layout Der er af klienten forudsat installation af 200MW, svarende til ca. 55 stk. 3.6MW turbine. Arealkravet for en typisk park af denne størrelse vil være 40 til 45 km 2 afhængigt af valgte arealkonfiguration. I nedenstående liste er angivet kommentarer til placeringer af en sådan park. Kun i to tilfælde, Samsø Nord og Vejsnæs, anses det valgte areal for at være for lille for en 200MW vindmøllepark. Lokalitet Vanddybder Geologi (overfladenære aflejringer) 1 Vesterhavet Syd 18-22m Overvejende sand 2 Vesterhavet Nord 21-30m Morænebund/ sand, kvartært ler/tørv 3 Jammerbugt Syd 10-16m Sand 4 Jammerbugt Nord 10-14m Sand 5 Sæby 5-17m Sand 6 Djursland 10-24m Sand/moræne i nordlige område, dyndet sand mod syd 7 Samsø Nord 10-40m 10-20m i trekantområder mod Overvejende sandet dynd i trekantområder. Dynd i dybere område NV og SØ. Områder utilstrækkelig. 8 Sejerø Bugten 10-22m Vekslende sand/moræne/sandet dynd 9 Jammerland Bugt 10-16m Vekslende sand/moræne/sandet dynd

10 7 10 Smålandsfarvandet Vest 5-14m Mod vest: Morænebund/ sand Mod øst: morænebund/sandet dynd 11 Vejsnæs 16-20m Sand og område med sandet dynd 12 Lillegrund 10-26m Variende sand/sand sandet dynd 13 Køge Bugt 7-18m Overvejene sand med lokalt sandet dynd 14 Halsnæs 10-20m Overvejene sand med lokalt morænebund 15 Nyrup Bugt 14-21m Sand og områder med sandet dynd 16 Rønne Banke 10-20m Varierende fra prekvartære sedimenter til sand 4.4 Estimering af funderingsomkostninger Generelt Funderingspriserne er estimeret ved hjælp af 'Budget Tool', der er en software udviklet af Ramboll til vurdering af priser på fabrikation og etablering af monopæle, GBS og tripod. I 'Budget Tool' kan følgende parameter varieres: Vanddybder 10m 45m Små/medium/store bølger Seks forskellige jordprofiler, fra blødt til hård jord Tre turbinetyper, Vestas V90, Siemens 3.6 og RePower 5MW Priserne er sammenlignelig med priser fra et større antal etablerede vindmølleparker, idet dog kun relative få projekter er udført med GBS'er. Usikkerheden på sidstnævnte er derfor noget større end for monopæle Priser EPC (Engineering, Procurement and Construction) priserne er etableret for Fabrikation Installation Andet o Indkøb o Detaljerede geotekniske undersøgelser o Installationsopmåling o Design/certificering o Management o Forsikring o Eventualiteter Raterne er gældende primo 2012, k=1000 Fabrikation Monopæle, stål 12.0 kdkk/t TP (overgangsstykke), stål 12.3 kdkk/t Armeret beton inkl. forme mv. 3.0 kdkk/t Sekundært stål 1120 kdkk per enhed Installation forgår over en enkelt sæson og inkluderer mob/demob og installation kost af fartøjer og udstyr mv. Monopæle og TP er installeret fra et dedikeret fartøj/jack up. GBS er transporteret til parkområdet og installeret ved hjælp af et installationsfartøj.

11 8 De væsentligste pris komponenter er: Monopæl installationsfartøj kdkk pr dag GBS installationsfartøj kdkk pr dag 'Feeder'fartøjer kdkk pr dag Monopile installationstid 1-1,25 dag pr enhed eks. vejr GBS installationstid 1,5-2 dage pr enhed eks. vejr Vejrlig Monopile/GBS - 30/40% Andet: Indkøb Detaljerede geotekniske undersøgelser Installationsopmåling Design/certificering Management kdkk pr. enhed, inkl: Forsikring 5% af kontraktsum Evt. 10% af kontraktsum Priskurver Nedenfor er vist estimerede priskurver for monopæle og for GBS baseret som funderingskoncept for en 3,6 MW vindmølle. GBS-flad har været designet og installeret på et antal lokaliteter i Danmark, hvor vanddybderne typisk har været mellem 5 og 15m og hvor jordbundforholdene har været kalk eller hårde morænale aflejringer. Funderingspriserne har vekslet betydeligt afhængigt af lokale forhold og fabrikationssteder, men ligger generelt under priserne på GBS-konus. Monopæle anses erfaringsmæssigt for at have de laveste funderingsomkostninger, men priser for GBS-flad anses for sammenlignelige ved meget lavt vand og hårde bund bundforhold.

12 9

13 10 Et typisk fordeling mellem de tre delkomponenter som priserne er bygget op omkring er vist i nedenstående figur. Prissplit 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Monopæle GBS Andet Installation Fabrikation Estimerede totalpriser For hver af de 16 vindmølleparker er der estimeret en total EPC pris for en 200MW vindfarm. Der er som grundlag anvendt: Forventelige vanddybder, idet de større vanddybder er blevet fravalgt, hvis det har været muligt ud fra vindfarmens udstrækning i forhold til koncessionsarealets størrelse. Der er om muligt fravalgt områder, hvor jordbundsforholdene er meget bløde og derfor mindre egnede. I områder, hvor ramning af pæle skal undgås, er priserne ligeledes indikeret for GBS løsninger. De aktuelle områder er - Sejerø Bugten - Jammerland Bugt - Smålandsfarvandet Vest - Vejsnæs - Lillegrund For Rønne Banke er forudsat en GBS løsning, da ramning af pæle forventes vanskeliggjort på grund af klippe tæt på havbund Der er to områder, Vejsnæs og Samsø Nord der generelt er for små til 200MW vindmølleparker. Under hensyntagen til arealstørrelser og jordbundsforhold kan følgende maximale størrelse antages: Samsø Nord: MW Vejsnæs: MW

14 11 Lokalitet EPC-Funderingspris for 200MW Monopæle/(GBS) i mio DKK 1 Vesterhavet Syd Vesterhavet Nord Jammerbugt Syd Jammerbugt Nord Sæby Djursland Samsø Nord 1) Sejerø Bugten /( ) 9 Jammerland Bugt /( ) 10 Smålandsfarvandet Vest /( ) 11 Vejsnæs 2) /( ) 12 Lillegrund /( ) 13 Køge Bugt Halsnæs Nyrup Bugt Rønne Banke - 3) /( ) 1) pris for 120MW 2) pris for 140MW 3) ) Fundering på Monopæle vurderes ikke forventelig da der forekommer pga. forekomsten af overfladenære prækvartære bjergarter/grundfjeld

15 12 5. REFERENCER 1. GEUS: Bidrag fra GEUS angående høring af rapport vedr. screening af kystnære områder til havmøller. 2. GEUS, 2011: En overordnet geologisk vurdering af 6 udpegede lokaliteter for havvindmøller i Danmark. Danmark og Grønlands Geologiske Undersøgelses Rapport 2011/ Geologi, Nyt fra GEUS, 2003: Nordsøen efter istiden udforskningen af Jyske Rev. Nr. 3 December GEUS: Model for potentielle sand- og grusforekomster for de danske farvande. Delområdet Jyske Rev Lille Fisker Banke. Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelses Rapport 2010/ Geologi, Nyt fra GEUS, 1998: Den skjulte guldgrube. Råstoffer på havbunden. Nr. 4. December 1998.