Voor de aanleg van een groot offshore windpark voor de Franse kust werd een aannemer geconfronteerd met een stevige uitdaging: het boren van grote gaten in een onvoorspelbare, harde zeebodem, onder zware omstandigheden en met flinke tijdsdruk. Voor de aandrijving van deze boorinstallatie klopte de aannemer aan bij EN motors. Het resultaat: volledig nieuw ontwikkelde onderwater elektromotoren die inmiddels succesvol in bedrijf zijn.
Boren onder zware omstandigheden
Bij het plaatsen van windturbines op zee moet de zeebodem eerst worden voorbereid. Dat gebeurt door gaten te boren waarin later de funderingspalen worden geplaatst. De boorinstallatie wordt meestal op een schip gebouwd en op locatie ingezet. Met behulp van jack-ups wordt het schip stabiel boven de zeebodem gepositioneerd, waarna het boorproces kan beginnen.
Die omstandigheden zijn allesbehalve eenvoudig. Golfslag, weersinvloeden, zout water en een inhomogene zeebodem met zand, grind en harde rotslagen zorgen voor sterk wisselende belastingen op de installatie en de aandrijving. Standaard motoroplossingen schieten hier tekort.
Custom made onderwatermotoren
De boorinstallatie waarvoor EN motors werd benaderd, bestond al grotendeels. In een cilindervormige constructie rondom de boorstang wordt via een grote tandkrans het koppel van zes onderwater elektromotoren overgebracht op de boorkop. Het geheel wordt vanaf het schip in zee gelaten en op de bodem gepositioneerd.
“Met dit soort eisen en omstandigheden kom je in een gebied waar standaard elektromotoren simpelweg niet volstaan,” vertelt Mark Hoekstra, outside sales engineer en projectleider bij EN motors. “Dit is precies het werk waarvoor wij als specialist in klantspecifieke oplossingen worden ingeschakeld.”
Ontwerp met focus op betrouwbaarheid
Samen met de klant stelde EN motors een multidisciplinair projectteam samen. In een iteratief ontwerpproces werd een volledig nieuwe onderwatermotor ontwikkeld die paste binnen het bestaande ontwerp van de boorinstallatie. Belangrijke aandachtspunten waren de grote, moeilijk voorspelbare axiale en radiale krachten en het hoge trillingsniveau tijdens het boren.
Het eindresultaat is een 4-polige onderwatermotor met een nominaal toerental van 1800 min⁻¹. De motor wordt aangestuurd via een frequentieregelaar en kan zowel constant vermogen (375 kW) als constant koppel leveren, afhankelijk van het toerental. De motor weegt circa 2200 kg en is ontworpen voor inzet tot 20 meter diepte.
Om betrouwbaar te kunnen functioneren in een natte, zoute en zanderige omgeving is gekozen voor beschermingsklasse IP68, zeewaterbestendige afdichtingen en een speciale coating. Alle motoren zijn uitgebreid getest, waaronder een duurtest in een grote waterbak bij een partnerlocatie in Rotterdam.
Testen geeft vertrouwen
“Tijdens de officiële acceptatietest zagen we echt het vertrouwen bij de klant groeien,” aldus Hoekstra. “Dat was een belangrijk moment in het project en het leidde uiteindelijk ook tot de bestelling van zes extra motoren.” Inmiddels draaien de onderwatermotoren succesvol in het windparkproject.
Ontworpen voor lange levensduur
Bij EN motors stopt het niet bij het behalen van de technische specificaties. Minstens zo belangrijk is de betrouwbaarheid over de volledige levensduur. In vergelijkbare projecten in de markt blijkt dat onderwatermotoren soms al na enkele tientallen draaiuren vervangen moeten worden, onacceptabel wanneer één boring meerdere dagen duurt.
Daarom is in het ontwerp veel aandacht besteed aan onderhoudsvriendelijkheid en monitoring. Zo zijn alle lagers voorzien van redundante temperatuursensoren en is de aandrijfzijde dubbel gelagerd om zware belastingen op te vangen. Ook zijn sensoren geïntegreerd voor het monitoren van wikkelingstemperatuur, trillingsniveau en eventuele lekkage.
Een bijzonder detail is de gecompartimenteerde klemmenkast. Door deze op te delen in meerdere compartimenten kan lekkage vroegtijdig worden gedetecteerd, nog voordat water kritische delen van de motor bereikt. Tegelijk is duidelijk vastgelegd welk deel door de klant geopend mag worden en welk deel uitsluitend toegankelijk is voor servicemonteurs van EN motors.
Slimme keuzes in ontwerp
Omdat de motoren worden ingezet voor relatief beperkte dieptes is gekozen voor luchtgevulde onderwatermotoren. Dat bespaart gewicht, vermindert interne weerstand en voorkomt mogelijke milieu-issues die bij oliegevulde oplossingen kunnen spelen. Voor diepzee‑toepassingen tot vele kilometers diepte past EN motors overigens wél oliegevulde motoren toe.
Ook omgevingsfactoren zoals de temperatuur van het zeewater zijn meegenomen in het ontwerp. Langs de Franse kust kan het water relatief warm worden, wat directe invloed heeft op de benodigde koeling van de motor.
Teamprestatie van begin tot eind
Alle onderwatermotoren zijn volledig in Nijmegen geproduceerd: van engineering en wikkelen tot assembleren, coaten, warmtebehandeling en meten. “Dit project is echt een teamprestatie geweest,” besluit Hoekstra. “Alle disciplines binnen EN motors waren betrokken, net als de klant. Door die nauwe samenwerking, goede communicatie en grondige testen konden we dit complexe project tot een succesvol einde brengen.”
Met de eerste succesvolle boringen achter de rug kijkt EN motors met vertrouwen vooruit naar volgende offshore toepassingen waarin maatwerk, betrouwbaarheid en lange levensduur het verschil maken.