Seaonics bietet weltweit erste Offshore-Ladelösung für emissionsfreie Windkraftanlagen auf den Markt zu bringen

(WK-intern) – Ålesund, Norwegen: Nach erfolgreichen Prototypentests im Hafen und auf See ist der norwegische Hebe- und Handhabungsspezialist Seaonics auf dem besten Weg, seine Ocean Charger-Lösung für elektrische SOVs auf den Markt zu bringen, da das Interesse der Windparkentwickler groß ist.

Hochspannungsladetests wurden im Hafen durchgeführt, um die Batterien des dieselelektrischen Hybrid-CSOV (Construction Service Operation Vessel) REM Power (Baujahr 2023) von Rem Offshore sowie auf See von einer Ladestation (Kabeltrommel, Winde und Steuerungssystem) aus aufzuladen, die an einer Windkraftanlage montiert ist.

„Mit 10 Jahren ist die Turbine eine der kleinsten Offshore-Turbinen, aber der Prototyp hat bewiesen, dass es möglich ist, den Ocean Charger an einer vorhandenen Turbine zu installieren und ein SOV vom ersten Tag an aufzuladen, wobei 11 Kilovolt (KV) Strom verwendet werden, der 6 MW Ladung liefert.

Abgesehen von einer Handvoll Verbesserungspunkten sind das Konzept und das Steuerungssystem vollständig und das Produkt ist so wie es ist zum Verkauf verfügbar. Wir sind die Ersten auf dem Markt und führen bereits Gespräche mit Windparkbesitzern“, sagte Bjørnar Huse, Vertriebsleiter für Offshore-Energie bei Seaonics.

Er fügt hinzu, dass die kommerzielle Version für jedes Projekt individuell angepasst werden muss, da die Stromstärke zwischen Windparks und Windturbinen variiert.

Bedeutung und Vorteile
Die Möglichkeit, Schiffe auf kostengünstige Weise vor der Küste aufzuladen, ist für Schiffsbauer eine zentrale Voraussetzung, um der Offshore-Windindustrie emissionsfreie SOVs zu liefern. „Die Anbindung der Schiffe an das Stromnetz im Windpark und das regelmäßige Aufladen der Batterien ist ein großer Schritt hin zu einem nachhaltigeren Betrieb ohne Verwendung zusätzlicher Energiequellen. Dies spart Zeit und Energie, die für die Rückkehr zum Hafen zum Aufladen benötigt werden, und die Betriebskosten für elektrische SOVs im Vergleich zu Diesel und alternativen Kraftstoffen sind viel niedriger, da sowohl die Energie billiger ist als auch der Wartungsaufwand für den Motor geringer ist. Sie benötigen zwar immer noch Dieselmotoren als Notstromaggregat, aber diese sind deutlich kleiner als bei einem reinen Dieselbetrieb und die Investitionskosten sind geringer“, sagte Huse.

Ein großes SOV für 60 Personen verbraucht 20 bis 25 MW pro Tag, sodass Sie bei 6 MW potenziell in drei bis vier Stunden für einen ganzen Betriebstag aufladen können. „Für die Lebensdauer des Akkus ist es jedoch besser, wenn er nie vollständig entladen oder vollständig aufgeladen wird – am besten zwischen 50 und 80 Prozent. Sie könnten beispielsweise nachts sechs Stunden lang aufladen und dann tagsüber Ad-hoc-Aufladungen durchführen“, sagte Huse.

Inzwischen distanzieren sich Windparkbesitzer von der Idee, Ladestationen an Umspannwerken oder teuren schwimmenden Bojen zu platzieren. „Der Standard wird höchstwahrscheinlich darin bestehen, die Ladestation an einer Turbine zu platzieren. Die Reduzierung von Gewicht und Kosten bedeutet auch, dass Sie viele Ladestationen haben können, wodurch Sie weniger lange Strecken zum Aufladen zurücklegen müssen. Die Turbinen sind normalerweise Eigentum des Entwicklers, sodass so viele wie nötig eingebaut werden können. Mechanisch ist es einfacher, Ladestationen an einem Umspannwerk zu haben, aber da diese normalerweise Eigentum des Netzbetreibers sind, gibt es einige Zweifel, wer für deren Wartung und Versicherung usw. verantwortlich wäre. Dies muss von Projekt zu Projekt geklärt werden“, fügte Huse hinzu.

Standardisierte Lösung
Die standardisierte Lösung des Ocean Charger ist kosteneffizient, da sie sowohl für das Aufladen auf See als auch im Hafen einen branchenüblichen Anschlussstecker und Leistungsstufen verwendet. „Der Prototyp funktionierte mit einem Standardschiff und einem Kran. Der Stecker ist ein Industriestandard, der zum Laden von Kreuzfahrtschiffen an Land sowie für die hybridelektrischen Autotransporter der Aurora-Klasse von Hoegh Autoliners verwendet wird. Durch die Kombination bekannter Technologien war es einfacher, in relativ kurzer Zeit einen Prototyp zu entwickeln. Wir mussten nicht viele neue Komponenten erfinden, im Gegensatz zu einigen Wettbewerbern, die einen maßgeschneiderten Stecker verwenden“, sagte Huse.

Das Produkt kann an jeder Struktur und jedem Schiff angebracht werden und die Stromversorgung kann in die Schiffsschalttafel und die gewählte Ladespannung integriert werden. „Die größten Herausforderungen bei der Entwicklung bestanden darin, den mittleren/hohen Strom an Bord des Schiffes zu handhaben und die relevanten Normen (IEC, ISO usw.) für technische Schiffsausrüstung einzuhalten. Beispielsweise gibt es viele Klassenanforderungen für den Sicherheitsabstand um den Stecker herum. Bestehende Normen decken außerdem größtenteils noch landgestützte Ausrüstung ab, sodass wir eine Offshore-Version der verschiedenen Komponenten herstellen mussten“, fügte Huse hinzu.

Das aktuelle Problem
Derzeit laufen Gespräche mit Windparkbesitzern über den Ladestrom. Windparks haben normalerweise 66 oder 132 KV, was einen oder zwei Transformatoren erfordert – einen an der Ladestation und einen weiteren auf dem Schiff – um die Hochspannung auf Mittel- oder Niederspannung herunterzuwandeln. „Einige haben uns gebeten, zu prüfen, ob wir 132 KV, die Standardspannung in großen Stromleitungen an Land, direkt auf das Schiff bringen und die gesamte Umwandlung an Bord vornehmen können. Die Handhabung eines so hohen Stroms würde jedoch ein sehr maßgeschneidertes Handhabungs- und Sicherheitssystem erfordern. Die Machbarkeit hängt von den Kosten der Stromintegration und der Transformatoren ab“, sagte Huse.

Seaonics ready to market world’s first offshore charging solution for zero-emission wind ops

Ålesund, Norway: Following successful in-port and offshore prototype testing, Norwegian lifting and handling specialist Seaonics is on track to commercialise its Ocean Charger solution for electric SOVs amid strong interest from wind farm developers.

High-voltage charging tests were conducted in port to charge the batteries on the Rem Offshore-owned diesel-electric hybrid CSOV (Construction Service Operation Vessel) REM Power (built 2023) as well offshore from a charging point (cable reel, winch and control system) mounted on a wind turbine.

„At 10 years old, the turbine is one of the smallest offshore but the prototype proved it is possible to install the Ocean Charger on an existing turbine and charge an SOV from day one, using 11 kilovolt (KV) current delivering 6 MW of charge. Apart from a handful of improvement points to fix, the concept and control system are complete and the product is available for sale as is. We’re first in the market and already in talks with wind farm owners,“ said Bjørnar Huse, Sales Manager, Offshore Energy at Seaonics.

He adds that because power current varies between wind parks and wind turbines, the commercial version will have to be customized for each project.

Significance and benefits
The ability to charge vessels offshore in a cost-effective way is a central enabler for shipbuilders to deliver zero-emission SOVs to the offshore wind industry. „Connecting vessels to the power grid in the wind farm and charging batteries regularly is a big step towards increasing sustainable operations without using any additional energy sources. It saves the time and energy needed to return to port to charge, while the operating cost of electric SOVs versus diesel and alternative fuels is much lower, because both the energy is cheaper and you reduce engine maintenance demands. You still need diesels for back-up power, but quite a lot smaller than for a full diesel operation, with lower Capex,“ said Huse.

A large, 60-person SOV consumes 20 to 25 MW hours per day, so at 6 MW you can potentially charge for a full day’s operation in three to four hours. „But it’s better for the lifetime of the battery pack to never be completely depleted nor fully charged – between 50 and 80 percent is best. You could charge for six hours at night, say, then do ad-hoc charging during the day,“ Huse said.

Meanwhile, wind farm owners are moving away from the idea of locating charging points on a substation or expensive floating buoys. „The standard will most likely be to locate the charging point on a turbine. Downscaling the weight and cost also means you can have many charging points reducing the need to cruise long distances to charge. The turbines are usually owned by the developer, so they can fit as many as required. It is easier mechanically to have charging points on a substation but as these are usually owned by the grid owner, there is some doubt as to who would be responsible for their maintenance and insurance etc. This will have to be sorted out project by project,“ Huse added.

Standardised solution
The Ocean Charger’s standardised solution is cost effective because it uses an industry-standard connector plug and power levels both for offshore charging and in port. „The prototype worked using a standard vessel and crane. The plug is an industry standard used for shore charging cruise ships as well as Hoegh Autoliners‘ Aurora-class hybrid-electric newbuild car carriers. Tying known technology together made it easier to get to a prototype in a relatively short time. We didn’t have to invent a lot of new components unlike some competitors using a bespoke plug,“ Huse said.

The product can be fitted to any structure and vessel and the power integrated with the vessel switchboard and the chosen charging voltage. „The main development challenges were handling the medium/high current coming on board the vessel and navigating the relevant standards (IEC, ISO etc) for marine technical equipment. For example, there are a lot of class requirements on safety distance around the plug. Existing standards also mostly still cover shore-based equipment so we had to make an offshore version of the different components,“ Huse added.

The current issue
Discussions are currently underway with wind park owners regarding charging current. Wind parks usually have 66 or 132 KV requiring one or two transformers – one on the charging point and another on the vessel – to get the high voltage down to medium or low voltage. „Some have asked us to explore bringing 132 KV, which is the standard current in big power lines on land, directly onto the vessel and do all the transformation onboard. However, managing such high current would require a very bespoke handling and safety system. Feasibility depends on the cost of power integration and transformers,“ said Huse.

„The cost-effective compromise is to stick with 11 KV, which is what the Aurora-class vessels use but is still high considering the standard shore connection for fishing vessels and small SOVs today is typically 690 or 1,000 volts, using the same equipment for both offshore and shore charging.“

Grabbing the cable
The SOV approaches the charging point and uses a crane equipped with a gripper that ‚grabs‘ the end of the cable and pulls it onto the connection area integrated on the vessel deck. The REM Power has a fully 3D compensated crane and can connect even in rough weather, but smaller SOVs and maintenance craft that don’t have a crane can use the motion-compensated gangway instead. „High accuracy isn’t necessary, as the automated handling system guides the plug to the right place, eliminating any need for manual operation,“ said Huse.

The vessel has to be on DP during charging but with a larger footprint to reduce power consumption. The cable is slack so the vessel can move 20 metres or so back and forth without damaging anything. „The DP safety system will kick in if the vessel loses position or, if necessary, the control system will automatically release the cable in an orderly manner. The system has been designed with two levels of redundancy for emergency release,“ Huse said.

„It is of course possible the plug may occasionally be released in a non-orderly manner and be submerged, leading to water intrusion both in the plug and cable. That may require the whole cable to be replaced involving time and cost. No industry standard plugs have been approved or are capable of being submerged, so we had to design a watertight cover. The handling system opens the cover when the plug is on board and guides it into the charging notch, and in reverse when charging is complete.“

Time for tailoring
Huse says it would take a few months to customise the configuration and get approvals for a specific wind park and vessel. „For wind farms that will be installed in two to four years‘ time, there is ample time to do final integration design, fabrication and installation on a new chartered SOV or retrofit an existing one. Fitting the charging points to turbines before they are installed also streamlines the operation.“

Seaonics can write an offer today for the Ocean Charger in its current configuration. „We know exactly how much the vessel integration will cost, and how much the charging point on a turbine will cost. Total project cost will obviously vary depending on how many charging points it entails and customisation required to match the owner’s operating parameters.“

The Ocean Charger was developed by a consortium led by Ålesund-based Vard Design and sister companies Seaonics and Vard Electro, alongside partners Rem Offshore, Solstad Offshore, SINTEF Energi, SINTEF Ocean, DigiCat, Sustainable Energy, Equinor, Source Galileo Norge, Corvus Energy, Plug, Shoreline, Sustainable Energy, University of Bergen, Norce and Maritime CleanTech. „Coming up with a pioneering product at speed demonstrates what great partners with different expertise can achieve in collaboration – which is the only way to accelerate sustainability in our industry,“ Huse concluded.

To find out more Ocean Charger, visit us at Wind Energy Hamburg
on 24-27 September (Hall B2.EG, Stand 230.23).

About Seaonics

Seaonics’ mission is to make mission-critical maritime handling and lifting solutions even smarter, more efficient and profitable through specialized knowledge and advanced technology. In this way, Seaonics gives their customers the upper hand in sustainable exploration, development and harvesting of the ocean space. Seaonics is a subsidiary of VARD Group.

PR: Offshore Energy / seaonics.com

PB: Prototype testing of the Ocean Charger charing the CSOV newbuilding Rem Power from an offshore wind turbine (Photos: Seaonics)