Revolutionair kraanontwerp houdt bestaande jack-up schepen in de vaart

Nieuwsbericht |
TKI Wind op Zee
|
Tetrahedron

Baanbrekend MKB: Tetrahedron

Startup Tetrahedron heeft een kraan ontworpen waarmee windturbinecomponenten tot 50 meter hoger gehesen kunnen worden. Dankzij een compleet ander draaimechanisme en andere krachtenverdeling, behouden bestaande jack-up schepen hun bestaansrecht. Ook voor de installatie van windturbines boven de 10 MW. Een interview met oprichter Wilco Stavenuiter.

Voor welk probleem hebben jullie een oplossing gevonden?

“Offshore hijskranen zijn van origine ontwikkeld voor olie- en gasplatforms. Die kranen hebben een hijshoogte van zo’n 100 meter én een spanwijdte van 100 meter. Offshore windturbines zijn hoog maar rank. De windturbines worden wel steeds hoger. De komende generatie 12-14 MW turbines vereisen hijshoogtes van 180 meter boven de waterlijn. De bestaande vloot jack-up schepen, die met conventionele (luffing) kranen de toren, bladen, en nacelle installeert, volstaat niet meer. Die schepen kunnen maximaal tot 150 meter hijsen. Dat is ook technisch niet op te lossen. De helft van de jack-ups ligt daarom nu voor anker of voert kleine klussen uit. Voor de 10+ MW turbines worden nu jack-up schepen gebouwd en ingezet die 1,5-2 keer zo groot zijn en met twee keer zo grote kranen. Dat vergt al gauw een investering van 300 miljoen euro. Met ons ontwerp houden we de bestaande jack-up schepen relevant.”

 

Wat houdt jullie oplossing in?

“Wij hebben een kraan ontworpen speciaal voor offshore windturbines. Onze kraan heeft de vorm van een tetrahedron, een 3D-driehoek. De arm van de kraan wordt omhoog gehouden door twee kabels, de pendants. Deze kabels met een vaste lengte verdelen heel efficiënt de krachten van de arm en de componenten, ook de zijwaartse krachten. Zij zijn aan de onderzijde via een v-vormige staalconstructie aan de arm van de kraan bevestigd. De tetrahedron kan op en neer luffen door een hijstakel aan voorzijde van de constructie. De zwenk verdraaiing werkt net als bij een gewone kraan. Voordeel van de tetrahedron-geometrie op een jack-up schip is dat het eenvoudig is de kraan te plaatsen. Om deze kraan efficiënt door te rekenen, hebben we een softwareprogramma ontwikkeld, de Automatic Crane Engineer (ACE), dat automatisch de statische en dynamische belastingen van het hijsen van uiteenlopende windturbinecomponenten kan doorrekenen.”

Wat is zo baanbrekend aan jullie kraanontwerp?

“Het revolutionaire aan ons ontwerp is de combinatie van de krachtenverdeling en het draaimechanisme. Omdat het draaipunt van de kraan niet onderaan de voorkant zit maar bovenaan de achterkant, kan de kraan tot 50 meter hoger hijsen. Dankzij  het gebruik van de tetrahedron-vorm kan dit  zonder andere nadelen. Afgezien daarvan maken we gebruik van bestaande technieken en materialen. Vandaar ons motto: ‘simply lifting higher’. De software ACE is eveneens baanbrekend. In plaats van dat een ingenieur dagenlang aan het rekenen is, komt het programma binnen een paar minuten met de uitkomst.”

Wat levert jullie kraanontwerp op?

“Het allerbelangrijkste is dat deze kraan op bestaande jack-up schepen gemonteerd kan worden. Door deze schepen te upgraden kunnen ze tot 50 meter hoger hijsen. Dat maakt ze geschikt voor de 10+ MW-generatie windturbines. De huidige jack-up vloot hoeft daarom niet afgeschreven te worden. Voor de helft van een nieuw jack-up schip kunnen ze zo nog jaren mee. Dat bespaart niet alleen kosten in deze ‘hete’ markt, het is ook beter voor het milieu.”

Wat zijn jullie uitdagingen?

“Het is extreem ingewikkeld om de geometrie van zo’n compleet nieuwe kraan door te rekenen. Daar hebben we veel tijd in gestopt maar daar zijn we uitgekomen. De grootste uitdaging nu is om fabrikanten en aannemers te overtuigen dat het werkt, om te demonstreren hoe simpel het uiteindelijk is. Ze zijn zo bekend met een luffing giek aan de voorzijde, dat ze moeilijk aan een heel ander principe willen. Het is eenvoudig om ze met een pitch enthousiast te maken, maar om ze te overtuigen dat het beter gaat werken en dat het te bouwen is, daar hebben we een demonstratiemodel voor nodig.”  

Waar staan jullie nu?

“Het basisontwerp is gereed. Daar hebben we patent op aangevraagd. Het uitwerken van de structurele details is ver gevorderd. We hebben bij DNV GL de stap van ‘Design Verification’ met succes doorlopen. Dat wil zeggen dat de kraan te bouwen en te certificeren is volgens hun kraancodes. Die onafhankelijke verificatie is wezenlijk om een positie te kunnen veroveren in deze markt.”

Wat zijn jullie vervolgstappen?

“We hebben zeer recent ons kraanontwerp gelanceerd. We gaan nu op zoek naar partners en subcontractors. We willen het liefst met partners in de regio zaken doen, dat zijn we nu aan het uitwerken. Met DNV GL gaan we per component een testplan samenstellen; je kunt niet in één keer een volledige test uitvoeren. Verder gaan we op zoek naar een launching customer die de eerste kraan wil gaan gebruiken op een bestaand jack-up schip. Als een klant zegt: ‘kan ik zo’n kraan hebben’ dan kunnen we die in 2022 leveren in Rotterdam.”

Wat hebben jullie aan TKI Wind op Zee en Offshore Wind Innovators?

“We hebben veel baat bij het professionele netwerk van Offshore Wind Innovators en TKI Wind op Zee. Daar nemen we ook enthousiast aan deel. Daarnaast hebben we van de Topsector Energie R&D subsidie gekregen. Samen met Van Oord, DNV GL en TUD kunnen we daardoor grote stappen zetten in kennisontwikkeling en een professionele samenwerkingsstructuur.”

 

Dit artikel is tot stand gekomen in samenwerking met Offshore Wind Innovators.

Lees meer over andere baanbrekende mkb-ers.