DE IMPACT VAN DISRUPTIES TIJDENS DE CONSTRUCTIE VAN OFFSHORE WINDMOLENPARKEN

UNIVERSITEIT GENT

FACULTEIT ECONOMIE EN BEDRIJFSKUNDE ACADEMIEJAAR 2014 – 2015

DE IMPACT VAN DISRUPTIES TIJDENS DE CONSTRUCTIE VAN OFFSHORE WINDMOLENPARKEN Masterproef voorgedragen tot het bekomen van de graad van

Master of Science in de Toegepaste Economische Wetenschappen: Handelsingenieur

Astrid De Keyzer onder leiding van Prof. Dr. Mario Vanhoucke en Louis-Philippe Kerkhove

UNIVERSITEIT GENT

FACULTEIT ECONOMIE EN BEDRIJFSKUNDE ACADEMIEJAAR 2014 – 2015

DE IMPACT VAN DISRUPTIES TIJDENS DE CONSTRUCTIE VAN OFFSHORE WINDMOLENPARKEN Masterproef voorgedragen tot het bekomen van de graad van

Master of Science in de Toegepaste Economische Wetenschappen: Handelsingenieur

Astrid De Keyzer onder leiding van Prof. Dr. Mario Vanhoucke en Louis-Philippe Kerkhove

PERMISSION Ondergetekende verklaart dat de inhoud van deze masterproef mag geraadpleegd en/of gereproduceerd worden, mits bronvermelding. Astrid De Keyzer Gent, Mei 2015

Woord vooraf Het schrijven van een thesis brengt heel wat obstakels met zich mee. Dit onderzoek kwam tot stand met behulp van heel wat personen die mij hierin hebben bijgestaan. Graag zou ik alle personen die een bijdrage hebben geleverd, willen bedanken, waarvan enkele personen in het bijzonder.

Eerst en vooral mijn oprechte dank aan mijn promotor prof. dr. Mario Vanhoucke. Gedurende een aantal jaren heeft hij ons onderwezen in het vakgebied van projectmanagement. Zijn enthousiasme tijdens de lessen en de uitdagende opdrachten die we voor hem moesten vervullen, overtuigden mij om een thesis onder zijn begeleiding te schrijven.

Daarnaast zou ik ook Louis-Philippe, mijn begeleider, ten zeerste willen bedanken. Bij hem kon ik altijd terecht met allerlei vragen en hij gaf mij weer moed of een hint als ik de richting even kwijt was. Dankjewel Louis-Philippe!

Vervolgens zou ik ook Kenneth Vannieuwenhuyse, projectingenieur bij DEME, enorm willen bedanken. Hij gaf mij meer inzicht in de bouw van offshore windmolenmarken en voorzag mij van praktische inzichten in verband met de werkbaarheid en kostprijs van de schepen.

Ook Pieterjan zou ik graag willen bedanken, bij wie ik altijd terecht kon indien ik een vraag had over C++.

Ten slotte zou ik mijn familie en vrienden, in het bijzonder mijn ouders, willen bedanken voor de morele steun. Als ik het even moeilijk had, waren dit de personen op wie ik altijd kon rekenen en die mij opnieuw motiveerden. Bedankt!

Astrid De Keyzer Gent mei 2015

I

II

Inhoudstafel Woord vooraf ............................................................................................................................ I Inhoudstafel ............................................................................................................................ III Lijst van figuren ........................................................................................................................ V Lijst van tabellen ..................................................................................................................... VI

Hoofdstuk 1 Inleiding ................................................................................................................ 1

Deel I LITERATUURSTUDIE ................................................................................................. 3 Hoofdstuk 2 Offshore wind in de energiemix ............................................................................. 4 2.1 Belang van hernieuwbare energie............................................................................................. 4 2.2 De Europese offshore windindustrie: trends en feiten ............................................................. 5 2.3 Voordelen en potentieel van offshore windenergie ................................................................. 6 2.4 Windmolenparken in de Belgische en Nederlandse Noordzee ................................................. 7 Hoofdstuk 3 Disrupties ........................................................................................................... 10 3.1 Disrupties tijdens het uitvoeren van constructieprojecten..................................................... 10 3.2 Disrupties tijdens de constructie van offshore windmolenparken ......................................... 13 3.2.1 Extreme weeromstandigheden ....................................................................................................... 13 3.2.2 Design problemen ........................................................................................................................... 14 3.2.3 Botsing van schepen ....................................................................................................................... 14 3.2.4 Kredietsterkte aannemers .............................................................................................................. 14 3.2.5 Logistiek .......................................................................................................................................... 14

Hoofdstuk 4 Het opstellen van een projectplanning voor de constructie van offshore windmolenparken .................................................................................................................. 16 4.1 Onzekerheid in de projectplanning ......................................................................................... 17 4.2 Resources in de projectplanning ............................................................................................. 18 4.3 Kostenobjectief in de projectplanning .................................................................................... 19 Hoofdstuk 5 Besluit literatuurstudie en scope van de thesis .................................................... 20

Deel II METHODOLOGIE .................................................................................................. 21 Hoofdstuk 6 Constructie van een offshore windmolenpark ...................................................... 22 6.1 Activiteiten tijdens de constructie van een offshore windmolenpark .................................... 22 6.1.1 Het ondersteuningssysteem ........................................................................................................... 23 6.1.2 De winturbine ................................................................................................................................. 26 6.1.3 Elektriciteitscollectie en – transmissie ............................................................................................ 27

6.2 Het gebruik van resources tijdens de constructie van een offshore windmolenpark ............ 29 6.2.1 Installatievaartuigen voor funderingen en turbines ....................................................................... 30 6.2.2 Vaartuigen om kabels te installeren ............................................................................................... 32 6.2.3 Spread vaartuigen ........................................................................................................................... 33

6.3 Strategieën voor het bouwen van offshore windmolenparken .............................................. 34 6.3.1 STRATEGIE 1: Installatie van de funderingen door een jack-up vessel ........................................... 35

III

6.3.2 STRATEGIE 2: Installatie van de funderingen door een floating vessel ........................................... 36 6.3.3 STRATEGIE 3: Installatie van de funderingen door een floating vessel dat bevoorraad wordt ...... 38

Hoofdstuk 7 Modelspecificaties .............................................................................................. 40 7.1 Input van het model ................................................................................................................ 40 7.1.1 Kenmerken van de resources: variabelen ....................................................................................... 41 7.1.2 Kenmerken van de activiteiten: parameters ................................................................................... 42 7.1.3 Overige parameters ........................................................................................................................ 44

7.2 Output van het model ............................................................................................................. 46 7.3 Eenvoudig voorbeeld ............................................................................................................... 48 7.4 Werking van het programma .................................................................................................. 51 7.4.1 Assumpties opgenomen tijdens het onderzoek.............................................................................. 53

Deel III ANALYSE ............................................................................................................. 55 Hoofdstuk 8 Monte-Carlo Simulatie ........................................................................................ 56 8.1 Monte-Carlo Simululatie ......................................................................................................... 56 8.2 Bepalen van het aantal iteraties in de Monte-Carlo simulatie................................................ 57 Hoofdstuk 9 Scenario-analyse ................................................................................................. 62 9.1 Strategieën om de funderingen van offshore windmolenparken te installeren..................... 62 9.2 Resultaten van de scenario-analyse ........................................................................................ 63 Hoofdstuk 10 Sensitiviteitsanalyse .......................................................................................... 68 10.1 Invloed van de startdatum van het constructieproject......................................................... 68 10.2 Invloed van het aantal installatieschepen ............................................................................. 72 10.3 Invloed van de capaciteit van het schip ................................................................................ 78 Hoofdstuk 11 Toegevoegde waarde van het model .................................................................. 82

Deel IV SLOTBESCHOUWING ........................................................................................... 85 Hoofdstuk 12 Conclusie........................................................................................................... 86 Hoofdstuk 13 Richtlijnen voor verder onderzoek ..................................................................... 87

Bibliografie ..................................................................................................................... VII Appendix .......................................................................................................................... A A. Interview met projectingenieur van DEME Kenneth Vannieuwenhuyse.................................... A

IV

Lijst van figuren FIGUUR 1 AANDEEL VAN NIEUWE ELEKTRICITEITSINSTALLATIES IN EU (MW). TOTAAL 26975.5 MW (BRON: EWEA, 2015A) ........ 5 FIGUUR 2 CUMULATIEF AANDEEL VAN DE GEÏNSTALLEERDE CAPACITEIT IN DE OCEANEN .............................................................. 6 FIGUUR 3 AANDEEL VAN FUNDERINGSTYPES GEÏNSTALLEERD IN 2014 (EWEA) ..................................................................... 23 FIGUUR 4 OFFSHORE FUNDERINGSTYPES......................................................................................................................... 24 FIGUUR 5 DRIJVENDE FUNDERING ................................................................................................................................. 25 FIGUUR 6 COMPONENTEN VAN EEN WINDTURBINE ........................................................................................................... 27 FIGUUR 7 KS TITAN II LIFTBOAT .................................................................................................................................... 30 FIGUUR 8 JACK-UP BARGE INNOVATION.......................................................................................................................... 31 FIGUUR 9 SPIV MPI RESOLUTION ................................................................................................................................ 31 FIGUUR 10 HEAVY-LIFT FLOATING VESSEL RAMBIZ ............................................................................................................ 32 FIGUUR 11 HEAVY-LIFT FLOATING VESSEL STANISLAV YUDIN............................................................................................... 32 FIGUUR 12 TRENCHING VESSEL CS SOVEREIGN ................................................................................................................ 33 FIGUUR 13 SCHEMATISCHE OVERZICHT VAN DE VARIABELEN EN PARAMETERS VAN HET MODEL .................................................. 41 FIGUUR 14 EENVOUDIG NETWERK MET ACTIVITEITEN A, B EN C .......................................................................................... 48 FIGUUR 15 EENVOUDIG VOORBEELD - UITKOMST VAN SIMULATIE 1 EN SIMULATIE 2 ............................................................... 49 FIGUUR 16 BEPALEN VAN HET AANTAL ITERATIES OP BASIS VAN DE NPV - STRATEGIE 1 ........................................................... 57 FIGUUR 17 BEPALEN VAN HET AANTAL ITERATIES OP BASIS VAN DE DUURTIJD - STRATEGIE 1 ..................................................... 58 FIGUUR 18 BEPALEN VAN HET AANTAL ITERATIES OP BASIS VAN DE NPV - STRATEGIE 2 ........................................................... 59 FIGUUR 19 BEPALEN VAN HET AANTAL ITERATIES OP BASIS VAN DE DUURTIJD - STRATEGIE 2 ..................................................... 59 FIGUUR 20 BEPALEN VAN HET AANTAL ITERATIES OP BASIS VAN DE NPV - STRATEGIE 3 ........................................................... 60 FIGUUR 21 BEPALEN VAN HET AANTAL ITERATIES OP BASIS VAN DE DUURTIJD - STRATEGIE 3 ..................................................... 60 FIGUUR 22 NPV VOOR HET TOTALE CONSTRUCTIEPROJECT ................................................................................................ 64 FIGUUR 23 TOTALE DUURTIJD (IN DAGEN) VAN HET CONSTRUCTIEPROJECT ............................................................................ 65 FIGUUR 24 TOTALE DUURTIJD (IN DAGEN) VAN DE FUNDERINGSWERKEN............................................................................... 65 FIGUUR 25 TOTALE VARIABELE KOSTEN VOOR HET CONSTRUCTIEPROJECT ............................................................................. 66 FIGUUR 26 INVLOED VAN DE STARTMAAND BIJ DE VERSCHILLENDE INSTALLATIESTRATEGIEËN .................................................... 69 FIGUUR 27 INVLOED VAN DE STARTDATUM OP CONSTRUCTIEACTIVITEITEN ............................................................................ 69 FIGUUR 28 INVLOED VAN STARTMAAND OP NPV - STRATEGIE 1.......................................................................................... 70 FIGUUR 29 INVLOED VAN STARTMAAND OP NPV - STRATEGIE 2.......................................................................................... 71 FIGUUR 30 INVLOED VAN STARTMAAND OP NPV - STRATEGIE 3.......................................................................................... 72 FIGUUR 31 NPV BIJ VERSCHILEND AANTAL INSTALLATIEVAARTUIGEN - BESTE STARTMAAND ...................................................... 74 FIGUUR 32 NPV BIJ VERSCHILEND AANTAL INSTALLATIEVAARTUIGEN - SLECHTSTE STARTMAAND................................................ 74 FIGUUR 33 DUURTIJD FUNDERINGEN BIJ MEERDERE INSTALLATIEVAARTUIGEN - BESTE STARTMAAND .......................................... 75 FIGUUR 34 DUURTIJD FUNDERINGEN BIJ MEERDERE INSTALLATIEVAARTUIGEN - SLECHTSTE STARTMAAND .................................... 75 FIGUUR 35 TOTALE VARIABELE KOSTEN BIJ MEERDERE INSTALLATIEVAARTUIGEN - BESTE STARTMAAND ....................................... 76 FIGUUR 36 TOTALE VARIABELE KOSTEN BIJ MEERDERE INSTALLATIEVAARTUIGEN - SLECHTSTE STARTMAAND ................................. 77 FIGUUR 37 NPV BIJ GEWIJZIGE CAPACITEIT JACK-UP - BESTE STARTMAAND............................................................................ 79 FIGUUR 38 NPV BIJ GEWIJZIGE CAPACITEIT JACK-UP - SLECHTSTE STARTMAAND ..................................................................... 79 FIGUUR 39 DUURTIJD FUNDERINGEN BIJ GEWIJZIGE CAPACITEIT JACK-UP - BESTE STARTMAAND ................................................. 80 FIGUUR 40 DUURTIJD FUNDERINGEN BIJ GEWIJZIGE CAPACITEIT JACK-UP - SLECHTSE STARTMAAND ............................................ 80

V

Lijst van tabellen TABEL 1 AANTAL PARKEN, TURBINES EN MW VOLLEDIG VERBONDEN MET HET NET OP HET EINDE VAN 2014 ................................. 6 TABEL 2 TAXONOMIE VAN DE OORZAKEN VAN DISRUPTIES .................................................................................................. 12 TABEL 3 TAXONOMIE VAN DE GEVOLGEN VAN DISRUPTIES .................................................................................................. 13 TABEL 4 CONSTRUCTIE VAN EEN OFFSHORE WINDMOLENPARK ............................................................................................ 29 TABEL 5 DATASET STRATEGIE 1 ..................................................................................................................................... 36 TABEL 6 DATA SCHEPEN STRATEGIE 1 ............................................................................................................................. 36 TABEL 7 DATASET STRATEGIE 2 ..................................................................................................................................... 37 TABEL 8 DATA SCHEPEN STRATEGIE 2 ............................................................................................................................. 37 TABEL 9 DATASET STRATEGIE 3 ..................................................................................................................................... 39 TABEL 10 DATA SCHEPEN STRATEGIE 3 ........................................................................................................................... 39 TABEL 11 BEREKENEN OPBRENGST WINDMOLENPARK ....................................................................................................... 45 TABEL 12 GOLF- EN WINDSTATEN ................................................................................................................................. 46 TABEL 13 OVERZICHT VAN ALLE INPUT VARIABELEN EN PARAMETERS VAN HET MODEL ............................................................. 46 TABEL 14 SYMBOLEN IN FORMULE NPV ......................................................................................................................... 47 TABEL 15 EENVOUDIG VOORBEELD - KENMERKEN VAN DE RESOURCES .................................................................................. 48 TABEL 16 EENVOUDIG VOORBEELD - KENMERKEN VAN DE ACTIVITEITEN (SIMULATIE 1) ............................................................ 48 TABEL 17 EENVOUDIG VOORBEELD - KENMERKEN VAN DE ACTIVITEITEN (SIMULATIE 2) ............................................................ 49 TABEL 18 EENVOUDIG VOORBEELD - NPV SIMULATIE 1 ..................................................................................................... 50 TABEL 19 EENVOUDIG VOORBEELD - NPV SIMULATIE 2 ..................................................................................................... 50 TABEL 20 PARAMETERS VAN HET REFERENTIEPROJECT ....................................................................................................... 61 TABEL 21 NPV VAN DE VERSCHILLENDE STRATEGIEËN ....................................................................................................... 63 TABEL 22 ABSOLUTE EN RELATIEVE VERGELIJKING VAN DE NPV OVER DE VERSCHILLENDE STRATEGIEËN....................................... 64 TABEL 23 KOSTENOVERZICHT PER INSTALLATIESTRATEGIE ................................................................................................... 66 TABEL 24 RELATIEVE TIJDS- EN KOSTENBESPARINGEN OVER DE VERSCHILLENDE STRATEGIEËN .................................................... 67 TABEL 25 PROCENTUELE VERBETERING VAN DE NPV BIJ MEERDERE INSTALLATIEVAARTUIGEN ................................................... 74 TABEL 26 DALING IN DUURTIJD FUNDERINGSWERKEN BIJ GEBRUIK MEERDERE INSTALLATIEVAARTUIGEN ...................................... 75 TABEL 27 DALING IN TOTALE DUURTIJD VAN HET PROJECT BIJ GEBRUIK MEERDERE INSTALLATIEVAARTUIGEN ................................ 76 TABEL 28 STIJGING IN TOTALE VARIABELE KOSTEN BIJ GEBRUIK MEERDERE INSTALLATIEVAARTUIGEN ........................................... 77

VI

Hoofdstuk 1

Inleiding Deze thesis heeft als doel na te gaan hoe aan de hand van een proactieve aanpak de impact van disrupties tijdens de constructie van offshore windmolenparken kan worden geminimaliseerd. Meer specifiek wordt er gefocust op de resources die tijdens de constructie worden gebruikt. Offshore windmolenparken kunnen op tal van manieren worden geïnstalleerd: er wordt gebruik gemaakt van verschillende schepen, andere transportmethoden en een specifiek gekozen assemblagetechniek. In deze onderzoeksopzet worden drie verschillende strategieën voor het installeren van de funderingen onderzocht. De strategieën verschillen van elkaar in het opzicht dat voor elke strategie een andere samenstelling van de vloot wordt gebruikt. Aan de hand van het model ontwikkeld in dit werkstuk wordt bepaald welke strategie het meest optimaal is onder verschillende omstandigheden. Door tijdens de planningsfase reeds rekening te houden met disrupties en de kost-kwaliteitsverhouding van de verschillende schepen, wordt een meer robuuste projectplanning bekomen die bovendien het rendement van het project maximaliseert. Dit kan in de toekomst leiden tot een efficiënter verloop van de constructiewerken op zowel het tijd- als kostenaspect. Dit werkstuk bestaat uit vier grote delen. Deel I is descriptief en omschrijft de context waarin deze onderzoeksopzet zich afspeelt. In hoofdstuk 2 wordt een introductie gegeven omtrent het belang van offshore wind in de energiemix. Vervolgens wordt in hoofdstuk 3 dieper ingegaan op disrupties in het algemeen en specifieke disrupties tijdens het bouwen van offshore windmolenparken. Hoofdstuk 4 geeft een algemeen overzicht van de belangrijkste componenten in de projectplanning en deel I wordt afgesloten met een besluit van de literatuurstudie en de scope van de thesis in hoofdstuk 5. In deel II wordt de methodologie die gehanteerd wordt binnen deze onderzoeksopzet besproken. In hoofdstuk 6 wordt de bouw van een offshore windmolenpark, evenals de resources die worden gebruikt, meer in detail behandeld. We sluiten dit hoofdstuk af met de drie strategieën die onderzocht zullen worden. In hoofdstuk 7 worden de modelspecificaties uitgediept en wordt de werking van het model geïllustreerd.

1

Deel III evalueert de resultaten van het model. In hoofdstuk 8 wordt kort ingegaan op de MonteCarlo simulatie gebruikt binnen dit model. De drie strategieën worden vervolgens onderling vergeleken in de scenario-analyse van hoofdstuk 9. In hoofdstuk 10 volgt een sensitiviteitsanalyse die voor elke strategie wordt uitgevoerd en hoofdstuk 11 sluit af met de toegevoegde waarde van het model. Deel IV omvat de slotbeschouwing van dit werkstuk. In hoofdstuk 12 wordt een algemene conclusie geformuleerd en hoofdstuk 13 beschrijft mogelijke richtlijnen voor toekomstig onderzoek .

2

Deel I LITERATUURSTUDIE

3

Hoofdstuk 2

Offshore wind in de energiemix 2.1 Belang van hernieuwbare energie Energie is de laatste jaren een hot topic. Niet in het minst door de heersende klimaatproblematiek, die de landen tot nadenken zet en doet werken aan een toekomst met meer milieuvriendelijke energiebronnen. In de eerste plaats dienen alternatieven te worden gezocht voor fossiele brandstoffen. Hieronder vallen onder andere steenkool, bruinkool, aardolie en aardgas. Zij scheiden tijdens hun verbranding te veel CO2 uit, wat bijdraagt tot het broeikaseffect. Een versterkt broeikaseffect veroorzaakt op zijn beurt de opwarming van de aarde. Bovendien zijn deze brandstoffen eindig en is er reeds een groot deel van de geëxploiteerde voorraden geconsumeerd. Dit maakt het zoeken naar alternatieve bronnen in de energiemix broodnodig willen we energie blijven genereren in de toekomst. Een tweede grote energiegroep betreft de nucleaire energie. Hier speelt vooral de problematiek rond het bewaren van het radioactief kernafval en het gevaar van de radioactieve straling. De kernramp in Fukushima, die zich voordeed op 11 maart 2011, heeft de tegenkanting jegens kernenergie alleen nog maar versterkt. Gegeven de stijging in het jaarlijks elektriciteitsverbruik (EIA, 2013) en de problematieken die heersen rond de traditionele energiebronnen, is het duidelijk dat er alternatieven gezocht moeten worden. Hernieuwbare, duurzame energie blijkt de oplossing bij uitstek: deze energiebron is onuitputtelijk en doet geen afbreuk aan de energiebehoeften van de volgende generaties (Organisatie voor Duurzame Energie). Onder hernieuwbare energie vallen onder andere windenergie, zonne-energie, bio-energie, energie uit water en geothermische energie. Het stijgend belang van hernieuwbare energiebronnen wordt aangetoond op Figuur 1 (EWEA,2015a). 79% van alle nieuw geïnstalleerde elektriciteitsinstallaties in 2014, zijn installaties voor het generen van hernieuwbare energie. Windturbines, zowel on- als offshore, maken hier met 47% het grootste aandeel van uit. Ook zonne-energie is aan een opmars bezig. Opmerkelijk is dat in 2014 geen enkele

4

nieuwe kerncentrale is geïnstalleerd. In Europa wordt steeds meer afstand genomen van de fossiele brandstoffen waardoor er jaarlijks meer installaties worden afgebroken dan geïnstalleerd. Alles wijst erop dat deze tendens ook in de toekomst zal worden verder gezet.

Ocean; 1,3; 0% Geothermal; 45; 0% Waste; 68; 0% Hydro; 436; 1% Biomass; 990; 4%

Gas; 2338,9; 9%

Coal; 3305; 12%

Solar PV; 8000; 30%

Wind; 11791,4; 44%

Figuur 1 Aandeel van nieuwe elektriciteitsinstallaties in EU (MW). Totaal 26975.5 MW (bron: EWEA, 2015a)

2.2 De Europese offshore windindustrie: trends en feiten Hoewel er de laatste jaren enorm wordt geïnvesteerd in windenergie, is slecht 10 tot 15% hiervan gericht op offshore windmolenparken (EWEA, 2015a). Dit is te wijten aan het feit dat het bouwen van windparken op zee een relatief nieuwe technologie is. Het eerste commercieel offshore windmolenpark werd gebouwd in 1991 in Vindeby, Noorwegen (Bilgili, Yasar & Simsek, 2011). Tot en met 2001, was de groei in de offshore sector heel onregelmatig en vooral afhankelijk van enkele projecten in Denemarken en Nederland (EWEA, 2011). Vanaf 2001 is de ontwikkeling langzaam op gang gekomen, met een boom vanaf 2008. In 2014 werden 408 windturbines in negen windmolenparken volledig geïnstalleerd, wat de teller van het totaal aantal offshore windturbines in Europa op 2488 brengt. Zij produceren tezamen 8045.3 MW aan elektriciteit (EWEA, 2015b).

Het grootste aandeel (63.3%) van deze windturbines is

gesitueerd in de Noordzee, zoals wordt aangetoond op Figuur 2.

5

Baltische Zee; 14,2% Atlantische Oceaan; 22,5% Noordzee; 63,3%

Figuur 2 Cumulatief aandeel van de geïnstalleerde capaciteit in de oceanen

Land Aantal parken Aantal turbines Geïnstalleerde capaciteit (MW)

BE DE DK 5 16 12 182 258 513 712 1048,9 1271

ES 1 1 5

FI 2 9 26

IE 1 7 25

NL 5 124 247

NO 1 1 2

PT 1 1 2

SE UK Totaal 6 24 74 91 1301 2488 212 4494,4 8045,3

Tabel 1 Aantal parken, turbines en MW volledig verbonden met het net op het einde van 2014

Uit bovenstaande tabel volgt dat Engeland met 1301 geïnstalleerde turbines de absolute marktleider is in Europa op het vlak van offshore windenergie. Engeland wordt respectievelijk gevolgd door Denemarken (513 turbines), Duitsland (258 turbines), België (182 turbines), Nederland (124 turbines), Zweden (91 turbines), Finland (9 turbines) en Ierland (7 turbines). Spanje, Noorwegen en Portugal hebben elk één geïnstalleerde windturbine (EWEA, 2015b). In de toekomst zal het aandeel van windenergie in de energiemix blijven stijgen. Voor 2015 meldt EWEA 12 projecten die onder constructie zijn. Dit zal de totale capaciteit van offshore windenergie tegen eind 2015 op 10 GW brengen. Voor 2016 wordt er een tijdelijke dip voorspeld. Wanneer men verder in de toekomst kijkt, is er reeds voor 26.4 GW aan nieuwe windmolenparken goedgekeurd en zijn er plannen voor meer dan 98 GW. (EWEA, 2015b)

2.3 Voordelen en potentieel van offshore windenergie Offshore windenergie geniet veel voordelen in vergelijking met de traditionele fossiele en nucleaire energiebronnen. Een eerste groot verschil is het feit dat windenergie een heel lage life cycle CO2 uitstoot heeft (Snyder&Kaiser, 2009). Enkel tijdens de constructie van het park wordt CO2 uitgestoten. De operationele fase is heel milieuvriendelijk en stoot geen broeikasgassen uit. Een

6

volgend belangrijk voordeel is de onuitputtelijkheid van deze energiebron. Hiertegenover staat wel de onvoorspelbaarheid van de windsnelheid en de hiermee verbonden elektriciteitsproductie (Snyder&Kaiser, 2009). Immers, hoe krachtiger het waait, hoe meer elektriciteit er wordt geproduceerd. De ontwikkeling van windmolenparken creëert daarnaast ook heel wat werkgelegenheid. Een offshore windmolenpark heeft ook heel wat voordelen in vergelijking met een windmolenpark op land. Daar de offshore windturbines op zekere afstand in zee liggen, is er geen geluidsoverlast. Een bijkomend gevolg van de plaatsing op zee, is dat ook de visuele hinder heel beperkt tot onbestaand (indien de parken ver genoeg in zee staan) is. Bovendien zijn de offshore windmolenparken weinig beperkt in plaats. Omwille van de hoge bevolkingsdichtheid in sommige buurten, zijn elektriciteitsinstallaties op land veel beperkter op dit vlak en wordt de plaatsing vaak verhinderd door tegenstand van de bevolking of te dure grondprijzen. Vergeleken met onshore wind, bereikt de offshore wind hogere en meer stabiele windsnelheden, wat de turbines toelaat om meer elektriciteit te produceren. Ook het transport tijdens installatieproces verloopt vaak vlotter, aangezien specifieke schepen gebouwd worden met heel grote capaciteit die in staat zijn om grotere turbines te transporteren dan diegene die op land worden gebruikt (Bilgili et al., 2011). Nadelen van een offshore park zijn het feit dat installatie en onderhoud complexer, risicovoller en duurder zijn en dat de weersomstandigheden een grotere invloed hebben tijdens het constructieproces (Snyder&Kaiser., 2009). Gegeven al deze voordelen, zowel voor windenergie in het algemeen als specifiek voor offshore windenergie, verwachten experts een grote stijging in de ontwikkeling van windenergie. Het grootste deel van deze ontwikkeling zal gericht zijn op offshore windenergie (Bilgili et al., 2011). Grote investeringen zullen worden gedaan en offshore wind zal een belangrijke energiebron worden. Onderzoek naar offshore windenergie, op alle vlakken, blijft dus essentieel.

2.4 Windmolenparken in de Belgische en Nederlandse Noordzee In dit onderdeel worden kort enkele windmolenparken in de Belgische en Nederlandse Noordzee besproken. Hiervoor werd hoofdzakelijk gebruikt gemaakt van de informatie die op de websites van deze parken te vinden was (C-Power, Belwind, Noordzeewind, Eneco en Northwind en Belgian Offshore Platform). C-Power Het eerste Belgische offshore windmolenpark werd gebouwd op de Thortonbank, een zandbank die zich op een afstand van 30 km van de Belgische kust bevindt. Het park werd gefinancierd door C-

7

power, een consortium van Belgische en internationale aandeelhouders. Het park werd gebouwd in 3 fases en de constructie is van start gegaan op 23 maart 2007. De eerste fase, een pilootfase om de leefbaarheid van het project na te gaan, bestond uit de bouw van zes 5 MW turbines. De tweede en derde fase breidden het project uit met 48 6.15 MW turbines. Sinds juli 2013 is het park volledig operationeel. De totale capaciteit van het park, 325.2 MW, volstaat om 300.000 gezinnen van elektriciteit te voorzien. Voor de eerste fase werd gebruik gemaakt van betonnen gravity-based funderingen. Bij de tweede en derde fase echter, werden jacket funderingen gebruikt (cfr. infra voor meer informatie aangaande de verschillende soorten funderingen). De funderingen werden geïnstalleerd door middel van een heavy-lift vessel. De turbines werden geplaatst met behulp van een jack-up barge (cfr. infra voor meer informatie aangaande de verschillende installatieschepen). Belwind Het Belwind windmolenpark is gebouwd op de Bligh zandbank, die zich op 46 km van de Belgische kust bevindt. Het park wordt gebouwd in 2 fases en zal uiteindelijk bestaan uit 55 3 MW turbines en zal daarmee 160.000 gezinnen van groene stroom voorzien. Momenteel is enkel fase 1 voltooid, waardoor het park een productiecapaciteit van 165 MW heeft. Het park staat onder controle van Belwind NV, die beheerd wordt door Colruyt Groep, Participatiemaatschappij Vlaanderen, Meewind en Rabo Project Equity. De constructie van het park is van start gegaan in augustus 2009 en fase 1 van het park is volledig operationeel sinds december 2010. Voor dit project werd gebruik gemaakt van monopile funderingen. Zij werden naar de site gedreven en vervolgens door het heavy-lift vessel Svanen in de grond geplaatst. De turbines werden geplaatst door een jack-up barge. Prinses Amaliawindpark Het Prinses Amaliawindpark bevindt zich op 30 km van de Nederlandse kust. Het bestaat uit 60 turbines van 2 MW en levert stroom voor 125.000 gezinnen. De constructie van het park is gestart in oktober 2006 en het windmolenpark is geheel operationeel sinds juli 2008. Het park is eigendom van Eneco. Voor de installatie van zowel de funderingen als de turbines werd gebruik gemaakt van een jack-up barge.

8

Egmond aan Zee (OWEZ) Egmond aan Zee is gesitueerd op zo'n 12 km van de Nederlandse kust. Het bestaat uit 36 3MW turbines en bereikt daarmee een totale productiecapaciteit van 108 MW. Hiermee voorziet het 100.000 gezinnen van elektriciteit. Het project is eigendom van Noordzeewind, een bedrijf opgezet door Nuon en Shell. De bouw van het park werd gestart en reeds in gebruik genomen in 2006. De monopile funderingen werden geplaatst door het heavy-lift vessel Svanen en de turbines werden geïnstalleerd met behulp van een jack-up barge. Northwind Northwind werd gebouwd op de Bank zonder Naam zandbank, tegenwoordig beter bekend als de Lodewijkbank. Het park is gelegen op 37 km van de Belgische kust en bestaat uit 72 windturbines. Samen genereren zij 216 MW, waarmee zij 250.000 Belgische gezinnen van groene energie kunnen voorzien. Het park Northwind werd ontwikkeld door Northwind, een bedrijf met Colruyt Group en Aspiravi als aandeelhouders. Het project werd gestart in april 2013 en werd in 2014 met het net verbonden. Zowel de funderingen als de turbines werden geïnstalleerd door een jack-up barge.

9

Hoofdstuk 3

Disrupties Volgens Oxford Dictionaries is een disruptie 'een verstoring of een probleem dat een activiteit, evenement of proces onderbreekt'. Merriam Webster omschrijft een disruptie als 'een gebeurtenis die ervoor zorgt dat een activiteit of proces niet kan worden uitgevoerd op de geplande manier, iets dat de normale progressie van een activiteit of proces verstoort'. Ook binnen de context van projectmanagement, waar planning van uitermate groot belang is, is het noodzakelijk om reeds in de planningsfase rekening te houden met mogelijke disrupties die zich tijdens de uitvoering van een project kunnen voordoen. Wanneer er zich een disruptie voordoet, wordt namelijk niet alleen de projectplanning verstoort, maar stijgen ook de duurtijd en de kosten van het project aanzienlijk indien niet tijdig en efficiënt kan worden ingegrepen. Ook het stilstaan van bepaalde resources, negatieve sociale impact en disputen kunnen het gevolg zijn van dergelijke gebeurtenissen (Kiwase, 2012). Er dient dus bewust te worden stilgestaan bij alle mogelijke disrupties en er moet reeds in de planningsfase worden nagedacht over een proactieve en reactieve aanpak. In de eerstvolgende sectie wordt gekeken naar mogelijke disrupties bij constructieprojecten in het algemeen, terwijl in de tweede sectie specifiek gefocust wordt op disrupties die zich voordoen tijdens de bouw van een offshore windmolenpark.

3.1 Disrupties tijdens het uitvoeren van constructieprojecten Constructieprojecten zijn erg gevoelig voor disrupties en veranderingen tijdens hun uitvoering. Dit is het gevolg van de onderlinge afhankelijkheid van de activiteiten van het project. Elke activiteit heeft inputs nodig en realiseert bepaalde outputs. Outputs van een activiteit zijn vaak inputs voor een daarop volgende activiteit. Tijdens het plannen van het project zijn er nog heel wat onzekerheden betreffende bepaalde inputparameters waardoor assumpties moeten worden gemaakt. Variaties tijdens de uitvoering voor gelijk welke assumptie zullen onmiddellijk zorgen voor een verschuiving van het baseline schedule (Sun&Meng, 2009). Er is reeds heel wat onderzoek gedaan naar de oorzaken van disrupties en hun gevolgen bij constructieprojecten. Laattijdige levering, slechte weersomstandigheden, contractuele problemen,

10

veranderingen in de scope van het project en slechte communicatie worden vaak genoemd als drivers van disrupties (Jamal, Al-Bahar&Keith, 1990). Als belangrijkste en meest voor de hand liggende gevolgen worden verlenging van de duurtijd, stijging van de kosten, rework, daling van de kwaliteit en verhoogd risico op extra vertragingen genoemd (Sun&Meng, 2009 en Kikwasi, 2012). Heel wat auteurs probeerden de oorzaken en gevolgen van disrupties te categoriseren, elk op hun eigen manier (Arain&Pheng, 2005; Bower, 2000; Chan&Kumaraswamy, 1997; Hsieh, Lu&Wu, 2004; Wu, Hsieh, Lu & Cheng, 2004). Sun en Meng (2009) probeerden hier structuur in aan te brengen door een taxonomie op te stellen voor zowel de oorzaken als de gevolgen van disrupties. Zij besluiten dat er drie grote grondoorzaken zijn: externe oorzaken, organisatorische oorzaken en project gerelateerde oorzaken.

Elke van deze factoren wordt hiërarchisch verder opgesplitst. Externe

oorzaken omvatten omgevings-, politieke, sociale, economische en technologische factoren. Deze factoren vallen normaal gezien buiten de controle van het projectteam. Organisatorische oorzaken, onderverdeeld in processen, mensen en technologie, hebben betrekking op organisaties die op een directe wijze met het project verbonden zijn. Deze factoren zijn onafhankelijk van een specifiek project aangezien organisaties vaak tegelijkertijd met meerdere projecten bezig zijn. De laatste categorie omvat de project gerelateerde oorzaken. In Tabel 2 wordt de volledige taxonomie nog eens schematisch weergegeven. Ook voor de gevolgen van disrupties werd op een gelijkaardige wijze een taxonomie opgesteld. Als grote gevolgen worden hier het tijdseffect, het kosteneffect en het relatie-effect genoemd. Hun verdere indeling kan worden geraadpleegd in Tabel 3. Nivea 1 Externe oorzaken

Niveau 2 omgevingsfactoren

Niveau 3 Weersomstandigheden Natuurramp Geologische condities Onvoorziene bodemomstandigheden Restricties mbt instandhouding Veranderingen in beleidsregels Veranderingen in arbeidsreglement Vertraging in goedkeuring van de plannen Verandering in demografie en de invloed op de vraag en het aanbod van werk Tekort aan specifieke skills Protest vanuit de omgeving Economisch ontwikkeling en de invloed op de vraag Impact van inflatie op het materiaal, equipment en de arbeidsprijs Marktcompetitie Nieuwe materialen Nieuwe constructiemethodes

Politieke factoren

Sociale factoren

Economische factoren

Technologische factoren

11

Technologische complexiteit Organisatorische oorzaken

Proces gerelateerd

Business strategie van de organisatie Business procedure (betalingswijze) Procedures om de kwaliteit te verzekeren Competencies en skills Cultuur en ethiek IT en communicatiesystemen Technische ondersteuning Verandering van de vereisten Traag beslissingen maken Laattijdige betalingen Tekort aan financiering Moeilijkheden bij overname Slechte ontwerpen Verandering van het ontwerp door fouten Inconsistente sitecondities Slechte projectplanning Slechte project management skills Vertraging in het aanduiden van een onderaannemer Vertraging in het werk van een onderaannemer Slecht geleverd werk Lage productiviteit Slechte logistiek Slechte onderlinge communicatie Instabiliteit in het team (door bv. een faillissement) Ongeschikte organisatiestructuur van het project

Mens gerelateerd Technologie gerelateerd Project gerelateerde oorzaken

Klant

Design consultant

Aannemer/Onderaannemer

Andere

Tabel 2 Taxonomie van de oorzaken van disrupties

Niveau 1 Tijdseffect

Niveau 2 Verlenging van de tijd

Verlies van productiviteit

Verhoogd risico

Kosteffect

Stijging van de directe kosten

Niveau 3 Toevoegen van werk Verwijderen van werk Herwerken Duurtijd van het werk stijgt Degradatie van de productiviteit Vertragingen in de aankoop Vertraging in de logistiek Ongebalanceerd ritme Flow van het werk wordt onderbroken Verhoogde gevoeligheid voor toekomstige vertragingen Versnellingsmaatregelen Verspilling van verlaten werk Afbraakkosten Stijging van de overhead Extra equipment en materiaal

12

Extra betaling aan aannemers

Stijging van de indirecte kosten

Relatie-effect

Relatie gerelateerd

Werkomstandigheden

Staf gerelateerd

Kwaliteit

Onderbreking van de cashflows Verhoogde kosten door onvoorspelbaarheid Overtime kosten Gerechtskosten Claims en disputen Rechtzaak Verandering van team Slecht coördinatie Slechte veiligheidsomstandigheden Opstopping op de site Herziening van de werkmethode Verlies van leereffect Slechtere moraal Hogere staff turnover Verlaagde kwaliteit Reputatieverlies

Tabel 3 Taxonomie van de gevolgen van disrupties

Deze taxonomieën worden gebruikt om reeds proactief na te denken over mogelijke disrupties die zich tijdens de verschillende fases van een constructieproces kunnen voordoen. Op die manier kan het projectteam een effectief en efficiënt change management proces ontwikkelen (Sun et al., 2006).

3.2 Disrupties tijdens de constructie van offshore windmolenparken Ook gedurende de installatie van een offshore windmolenpark, kunnen er zich heel wat onverwachte gebeurtenissen voordoen die voor enorme vertragingen en hieraan gerelateerde budget overruns zorgen. Door het feit dat de constructie plaatsvindt op zee in plaats van op land, neemt dit risico, in vergelijking met onshore windmolenparken, toe. Hieronder worden de belangrijkste disrupties en hun eigenschappen opgelijst.

3.2.1 Extreme weeromstandigheden Weersrisico is een enorm belangrijke factor in offshore constructiewerken omdat het operaties aanzienlijk kan vertragen en gevaarlijke werkomstandigheden kan veroorzaken. De installatiewerken zijn

onderhevig

aan

windsnelheden,

golfhoogte,

zeestromingen

en

effecten

van

de

getijen(Kaiser&Snyder, 2012). Hoge windsnelheden kunnen de installatie van componenten in de hoogte verstoren. Hoge golven kunnen elke installatieactiviteit hinderen: bij bepaalde golfhoogtes kunnen schepen niet meer uitvaren of zijn de platformen niet meer stabiel genoeg. Weersrisico is sterk afhankelijk van de streek en het seizoen waarin het park wordt geïnstalleerd. In de Noordzee worden bijvoorbeeld hogere windsnelheden gemeten dan aan de Amerikaanse kust. Daarnaast

13

komen barre weersomstandigheden ook frequenter voor gedurende de wintermaanden (cfr. infra : Deel III: analyse).

3.2.2 Design problemen Het kan gebeuren dat tijdens het installatieproces wordt ontdekt dat bepaalde componenten of onderdelen niet aan de gewenste specificaties voldoen (EWEA,2013). Aangezien elk onderdeel van belang is om de stabiliteit van de gehele windmolen te verzekeren, moet er gewacht worden tot de juiste componenten geleverd worden. Gegeven het feit dat de installatie van een windmolenpark relatief serieel verloopt, kunnen de activiteiten die volgen op het installeren van die bepaalde component ook niet worden uitgevoerd, wat de duurtijd van het project enorm doet stijgen.

3.2.3 Botsing van schepen Tijdens de constructie wordt gebruikt gemaakt van heel wat verschillende schepen. Deze offshore installatieschepen kunnen met elkaar in aanvaring komen (Chien, Chiu, Tseng & Chen, 2013). Dit kan onder andere een gewonde crew, beschadigde onderdelen en componenten en schade aan het schip veroorzaken. Dit laatste element kan leiden tot aanzienlijke vertragingen aangezien het schip moet hersteld of vervangen worden en offshore installatieschepen momenteel nog steeds schaars zijn. De gevolgen van een botsing zijn echter minder erg dan bij olie- en gasoperaties, aangezien er hier geen ondergrondse bronnen zijn die moeten verlaten worden en er geen brandbare materialen aan boord zijn (Kaiser&Pulsipher, 2008). Het feit dat offshore windmolenparken vaker worden geplaatst in de buurt van vaarwegen, verhoogt dan weer de kans op een botsing met andere nietinstallatievaartuigen.

3.2.4 Kredietsterkte aannemers Het kredietrisico van de toeleveranciers speelt nog steeds een belangrijke rol. Tot en met 2011 was geen enkel offshore project volledig beëindigd zonder het failliet gaan van een aannemer (EWEA, 2013). De aansprakelijkheid wordt tegenwoordig geheel in detail contractueel uitgewerkt. Desalniettemin zorgt een faillissement steeds voor een vertraging in de werkzaamheden en moet een nieuwe aannemer worden gezocht.

3.2.5 Logistiek Het risico bestaat dat bepaalde onderdelen of bepaalde equipment niet tijdig worden geleverd. Een goede projectplanning kan natuurlijk helpen om het procurement proces goed en tijdig te laten

14

doorgaan. Echter, hoe vroeg bepaalde componenten reeds besteld werden, dit levert nog steeds geen garantie op het tijdig leveren van deze onderdelen.

15

Hoofdstuk 4

Het opstellen van een projectplanning voor de constructie van offshore windmolenparken Het overgrote deel van onderzoek in projectplanning heeft zich tot nu toe gefocust op het plannen van projecten in een deterministische omgeving, waarbij er volledige informatie over het op te lossen probleem voorhanden is (Herroelen & Leus, 2005). Nochtans zijn projecten in het dagelijkse leven onderworpen aan heel wat onzekerheid en disrupties tijdens hun uitvoering, die de oorspronkelijke projectplanning aardig kunnen verstoren. windmolenparken.

Deze

constructiewerken

zijn

Zo ook de constructie van offshore

immers

erg

gevoelig

aan

ongunstige

weersomstandigheden. Bij te hoge golven of te grote windsnelheden, kunnen bepaalde activiteiten niet meer worden uitgevoerd omdat schepen niet meer kunnen uitvaren of omdat bepaalde componenten niet meer de lucht in kunnen worden gehesen. Een verstoring van de projectplanning leidt tot budget overruns die het gevolg zijn van het missen van bepaalde deadlines, de stilstand van bepaalde resources… Het is dus van groot belang een stabiele en robuuste projectplanning op te stellen, die variaties in de duurtijd van bepaalde activiteiten kan opvangen zonder de planning van andere activiteiten te verstoren. Er dient dus reeds proactief te worden nagedacht over mogelijke onderbrekingen van de projectplanning om het pre-schedule hiertegen bestand te maken. De projectplanning zal dan enkel nog bij grote, onvoorspelbare disrupties moeten worden aangepast. Een stabiele projectplanning is van dermate belang voor offshore constructiewerken omwille van de beperkte beschikbaarheid en de grote lead times van de dure installatievaartuigen. De samenwerking van heel veel verschillende leveranciers en aannemers is een andere reden die de nood aan een stabiele projectplanning bevestigt. De planning van externe activiteiten zoals de aankoop van materiaal en resources gebeurt immers op basis van de projectplanning (Wu, Storer & Chang, 1993). Het doel van een stabiele projectplanning is de coördinatie van de resources en de aankoop van materiaal voor alle activiteiten zo vlot mogelijk te laten verlopen (Herroelen & Leus, 2004).

16

Het verkrijgen van financiering vormt nog steeds een heikel punt bij de bouw van offshore windmolenparken. Wegens de enorme risico’s die zich voordoen bij dergelijk project, zijn veel partijen niet snel geneigd enige vorm van financiering te verlenen. Een proactieve projectplanning die reeds rekening houdt met de weerscondities, die de belangrijkste oorzaak vormen voor de grote vertragingen binnen het project, kan deze partijen meer zekerheid aangaande de uiteindelijke kosten en deadline van het project bieden. Daarnaast dient er voor hen ook rekening te worden gehouden met de kasstromen gegenereerd door het project. Dit alles samen genomen, met daarbij het feit dat het gebruik van resources in dergelijk project aanzienlijke variabele kosten met zich meebrengt, geeft aanleiding tot een groot financieel risico. Een financiële maatstaf om de planning van offshore constructiewerken te beoordelen, lijkt dan ook op zijn plaats. Rekening houdend met het feit dat de toekomstige positieve kasstromen heel belangrijk zijn om de schulden af te lossen, kiezen we voor het maximaliseren van de net present value als objectief bij het opstellen van een robuuste projectplanning.

4.1 Onzekerheid in de projectplanning Onzekerheid tijdens de constructie van offshore windmolenparken kan afkomstig zijn van tal van zaken zoals onder andere activiteiten die langer duren dan gepland, resources die onbeschikbaar worden door bijvoorbeeld een botsing van schepen, materiaal dat niet op tijd geleverd wordt, weeromstandigheden die voor serieuze vertragingen zorgen enz… De technieken die in de literatuur worden gebruikt voor het omgaan met onzekerheid in de projectplanning worden gegroepeerd onder de noemer 'dynamic scheduling'. Fahmy et al (2014) definieert dynamic scheduling als 'het proces dat de effecten van dagdagelijkse gebeurtenissen nagaat, de huidige status van de projectplanning analyseert en het schema aanpast om de invloed van de disrupties te minimaliseren'. Binnen dynamic scheduling kunnen drie strategieën gehanteerd worden: reactive scheduling, proactive scheduling of predictive-reactive scheduling. Bij reactive scheduling wordt geen gebruik gemaakt van een initieel baseline schedule en worden beslissingen pas genomen wanneer de activiteit in kwestie moet worden uitgevoerd. Hiertegenover staat proactive scheduling, waarbij een robuust predictive schedule wordt opgesteld door reeds rekening te houden met mogelijke disrupties. Predictive-reactive scheduling vormt de combinatie van voorgaande strategieën en is de meest gebruikte benadering binnen dynamic scheduling. Hierbij stelt men een initieel baseline schedule op, dat vervolgens wordt aangepast wanneer er zich een disruptie voordoet (Fahmy et al., 2014). Daar deze thesis zich focust op het optimaal gebruik van resources, die reeds van lang tevoren moeten gereserveerd worden, zal de klemtoon verder worden gelegd op een proactieve projectplanning.

17

Wanneer er een projectplanning in een stochastische omgeving dient opgesteld te worden, wordt er vaak gebruikt gemaakt van tijdsbuffers om voor extra stabiliteit te zorgen. Van de Vonder, Demeulemeester & Herroelen (2008) introduceren verschillende algoritmes om die tijdsbuffers in een gegeven projectplanning op te nemen. Ook Herroelen & Leus (2004) onderzochten hoe de robuustheid van de projectplanning kan worden verbeterd door het incorporeren van tijdsbuffers. Zij maken gebruik van het concept 'pairwise float', het verschil tussen de starttijd van een activiteit en de eindtijd van de voorgaande activiteit. Dit model is in staat om met meerdere disrupties rekening te houden.

4.2 Resources in de projectplanning Het resource constrained project scheduling problem, beter gekend als RCPSP, wordt het meest gebruikt wanneer er rekening moet worden gehouden met resources in de projectplanning. Kuster, Jannach & Friedrich (2008) introduceerden een uitgebreide versie van het RCPSP (x-RCPSP), dat specifiek focust op het oplossen van disruption management problemen. Binnen dit concept wordt gewerkt met alternatieve activiteiten en zijn het tijdelijk wisselen van activiteiten, de herverdeling van resources en veranderingen van de ene naar een andere procesvariant mogelijk. In combinatie hiermee werd een genetic algorithm ontworpen om disruptieproblemen zo snel mogelijk te kunnen oplossen. Nübel (2001) introduceerde een andere variant op deze benadering door ook rekening te houden met het huren van resources door gebruik te maken van tijdsafhankelijke, variabele kosten. Ballestín (2007) ontwikkelde een genetic algorithm op basis van een metaheuristiek dat het resource renting problem kan oplossen. Om beter om te gaan met onzekerheid in de projectplanning, introduceerde Goldratt in 1997 de Critical Chain/Buffer Management methodologie, waarbij een project buffer, feeding buffers en resource buffers zorgen voor een grotere flexibiliteit in de projectplanning. Echter, veel tekortkomingen en oversimplificaties zijn vaak gehoorde kritieken, zo ook door Herroelen & Leus (2001). Om de onzekerheid met betrekking tot de resources te minimaliseren, introduceerden Lambrechts, Demeulemeester & Herroelen, (2008) acht verschillende strategieën om een proactief baseline schedule op te stellen. Echter, aangezien het voorkomen van disrupties nooit geheel verhinderd kan worden, beklemtonen zij het belang van reactieve strategieën.

18

Deblaere, Demeulemeester & Herroelen introduceerden in 2011 een proactieve, stochastische methodologie om een project execution policy te bepalen op basis van een vector met voorspelde starttijden van de activiteiten. Het objectief van deze methodologie is het minimaliseren van de beleidskosten van het project. Kosten worden aangerekend bij zowel positieve als negatieve verschillen van de voorspelde starttijden en bij het overschrijden van de deadline van het project. Wanneer het project vroeger dan gepland kan worden beëindigd, wordt er een bonus ingecalculeerd.

4.3 Kostenobjectief in de projectplanning Daar het werken met specifieke installatievaartuigen enorme kosten én grote onzekerheden met zich mee brengt, is aan de constructie van offshore windmolenparken een heel groot financieel risico verbonden. Bovendien is het voor dergelijke projecten nog steeds moeilijk om genoeg financiering te verkrijgen. Het gebruik van een robuuste projectplanning geoptimaliseerd op basis van kost, kan voor de kredietverschaffers enige zekerheid opleveren en het financieringsproces vlotter laten verlopen. Het ligt dus voor de hand dat we als objectief voor dit project de kosten trachten te optimaliseren. Wanneer er wordt gekeken naar verschillende objectieven, is er een voorkeur voor het maximaliseren van de net present value. Deze voorkeur neemt toe met de duurtijd van het project (Herroelen, Van Dommelen & Demeulemeester, 1997). In deze specifieke case-study zijn de uitgaande en inkomende kasstromen erg afhankelijk van de weersomstandigheden en kunnen ze dus als tijdsafhankelijk beschouwd worden. De meeste research naar het maximaliseren van de net present value werd gedaan in een deterministische projectcontext. Zo ontwikkelden Vanhoucke, Demeulemeester & Herroelen (2001) een exacte methode om projecten bestaande uit activiteiten met stijgende of dalende cashflows over tijd zodanig in te plannen dat de net present value wordt gemaximaliseerd. Möhring et al. (2001) ontwikkelde een techniek om met een veranderlijke cashflow te werken. Dit wordt gedaan door een kost toe te wijzen aan de start van een activiteit, waarbij die kost de mogelijkheid heeft om te wijzigen over de tijd heen. Al deze onderzoeken spelen zich af in een deterministische context. Söbel et al. (2009) daarentegen, ontwikkelde een algoritme om de net present value te optimaliseren in een stochastische omgeving door middel van een reactieve aanpak met prioriteitsregels. Echter, zoals reeds eerder vermeld, focust deze onderzoeksopzet zich op een proactieve aanpak.

19

Hoofdstuk 5

Besluit literatuurstudie en scope van de thesis Uit deze literatuurstudie valt te besluiten dat er heel wat risico's en onzekerheden verbonden zijn aan de constructie van offshore windmolenparken, wat van dit proces een enorm complex gebeuren maakt. Om de disrupties tot een minimum te beperken, dienen de risico's met betrekking tot de constructie van een offshore windmolenpark zo goed mogelijk worden gemanaged en verlicht in de mate van het mogelijke. Daarom dient er reeds tijdens het opstellen van de projectplanning rekening mee gehouden te worden. Echter, veel van deze disrupties kunnen niet proactief worden weggewerkt. Men kan contractueel alles perfect vastleggen, maar nog steeds bestaat de kans op een verkeerde of laattijdige levering. Ook een botsing tussen schepen kan niet voorzien worden. Verder kan ook op de weersomstandigheden geen externe invloed worden uitgeoefend, maar men kan er wel voor zorgen dat men er zo goed mogelijk mee omgaat en de impact op het verloop van het constructieproces probeert te minimaliseren. Het onderzoek binnen deze thesis zal zich dan ook focussen op de weersomstandigheden als oorzaak van disrupties. Meer specifiek zal er worden nagegaan hoe de vloot die gebruikt wordt tijdens de constructiewerken, kan aangepast worden om de negatieve impact van het weer zo veel mogelijk te minimaliseren. Het doel is om een robuuste projectplanning met betrekking tot de resources te genereren. Het feit dat de schepen een erg hoge kost met zich meebrengen en grote lead times hebben, maakt dit onderzoek naar een proactieve planning extra interessant. Daar kosten van groot belang zijn in deze investeringsprojecten en er van de overheid en van de klant uit steeds meer druk komt om het constructieproces efficiënter te laten verlopen, is dit onderzoek zeker betekenisvol. Deze onderzoeksopzet verliep in nauwe samenwerking met Kenneth Vannieuwenhuyse, projectingenieur bij DEME, die al meerdere malen de constructie van een offshore windmolenpark heeft geleid. Hij bevestigde het belang van dit onderzoek aangezien er steeds meer druk komt om de constructiekosten te verminderen.

20

Deel II METHODOLOGIE

21

Hoofdstuk 6

Constructie van een offshore windmolenpark Het doel van deze thesis is het opstellen van een robuuste projectplanning voor de constructie van offshore windmolenparken. Dit wordt gedaan door het selecteren van de meest optimale resourcecombinatie. De planning is robuust aangezien ze rekening houdt met de vele onzekerheden die zich tijdens het project voordoen. Daarnaast tracht deze planning ook de waarde van het project te maximaliseren. De projectplanning zal bekomen worden door het uittesten van verscheidene proactieve strategieën aangaande het inplannen van resources. Door middel van een event simulatie zullen de beste strategieën worden gedetermineerd. Om tot deze projectplanning te komen, dient de constructie van een offshore windmolenpark eerst en vooral in kaart te worden gebracht. Aangezien in dit onderzoek de nadruk wordt gelegd op resources, wordt er vervolgens een specifiek onderdeel gewijd aan de verschillende soorten schepen die worden gebruikt bij dergelijke constructiewerken. Ten slotte zullen de proactieve strategieën die zullen worden getest, overlopen worden.

6.1 Activiteiten tijdens de constructie van een offshore windmolenpark De installatie van een offshore windmolenpark kunnen we onderverdelen in drie grote stappen, elk bestaande uit verschillende componenten en activiteiten: 

Het ondersteuningssysteem: fundering, verbindingsstuk en bescherming tegen erosie



De turbine: mast, gondel, spil en wieken



Elektriciteitscollectie en -transmissie: kabels tussen de windmolens onderling (inner-array kabels) en kabels die het offshore substation verbinden met het station aan land (export kabels).

Voor het uitschrijven van de constructie, werd beroep gedaan op volgende bronnen: C-power, Belwind, Redwave, 4COffshore, Kaiser & Snyder (2012) en info verkregen van de projectingenieur van DEME.

22

6.1.1 Het ondersteuningssysteem Het basis van de windmolen omvat de fundering, het verbindingsstuk en de bescherming tegen erosie. De belangrijkste functie is het ondersteunen en stabiliseren van de turbine. Bescherming tegen erosie is nodig opdat de oceaancondities de stabiliteit van het systeem niet zouden aantasten (Kaiser & Snyder, 2012). De fundering De fundering is een erg belangrijk onderdeel van de windmolen. Het moet ervoor zorgen dat de turbine op de juiste positie blijft staan. Zware stormen hebben vaak hoge golven en grote windsnelheden tot gevolg, die ervoor kunnen zorgen dat de windturbine omvalt. Een goed geplaatste fundering is dus essentieel om dit probleem te voorkomen. Er bestaan vijf verschillende basistypes funderingen: De monopile fundering Monopiles zijn holle, stalen buizen met een grote diameter van vier tot zes meter, afhankelijk van de grootte van de windmolen. Ze worden in de zeebodem geslagen door een hydraulisch aangedreven hamer. De diepte waarin de fundering is ingegraven, is afhankelijk van de zeebodem en andere omgevingscondities. De monopile fundering was in 2014 met grote voorsprong het meest gebruikte funderingstype in Europa (Figuur 3, EWEA 2015b). Dit is te wijten aan de lagere installatiekost van dergelijke funderingstype en het feit dat ze gemakkelijk te installeren zijn in ondiepe tot halfdiepe wateren (Kaiser &Snyder, 2012). Daarom zal er verder in het onderzoek van deze thesis steeds van worden uitgegaan dat er wordt gewerkt met monopile funderingen. Tripod; 4; 1% Jacket; 36; 8%

Monopile; 406; 91%

Figuur 3 Aandeel van funderingstypes geïnstalleerd in 2014 (EWEA)

23

De jacket fundering Een jacket fundering is een constructie opgebouwd uit stalen buizen en telt vier steunpunten. Hierdoor krijgt de constructie een grotere stijfheid en sterkte dan de monopile of tripod fundering (Redwave, 2015). Jackets zijn heel zwaar en robuust, waardoor duur materiaal noodzakelijk is om ze te transporteren en te installeren. De tripod fundering Een tripod fundering bestaat uit een centrale stalen buis verbonden met drie stalen buizen. Tripods zijn zwaarder en duurder dan monopiles, maar zijn wel beter te gebruiken bij grotere dieptes (Kaiser & Sndyer, 2012). De gravity fundering Gravity funderingen zijn betonnen structuren die hun gewicht gebruiken om de kracht van de wind en de golven te weerstaan (Kaiser & Snyder, 2012). Een gravity fundering is goedkoper dan een monopile fundering maar de installatiekosten zijn veel hoger aangezien de zeebodem moet worden behandeld en er gebruik moet worden gemaakt van speciale installatievaartuigen. De drijvende fundering Bij toenemende waterdiepte, kan er gebruik worden gemaakt van drijvende funderingen. Deze bestaan uit een drijvend platform en een ankersysteem. Drijvende funderingen worden momenteel nog niet zo vaak gebruikt, maar zijn van enorm belang voor de toekomst van het offshore windsysteem. Door het gebruik van drijvende funderingen, is het mogelijk om verder van de kustlijn en in diepere wateren offshore windmolenparken te bouwen. Figuur 4 geeft een overzicht van de verschillende soorten funderingen. Figuur 5 toont enkele soorten drijvende funderingen.

Figuur 4 Offshore funderingstypes

24

Figuur 5 Drijvende fundering

Funderingen worden op land in één stuk geproduceerd, waarna ze naar de offshore site worden gebracht door het installatievaartuig of een transportvaartuig. De transportkeuze is afhankelijk van de grootte en het gewicht van de fundering, de capaciteit van het scheepsdek en de capaciteit van de kraan op het schip, de afstand tot de offshore site en externe omgevingscondities (Kaiser & Snyder, 2012). Grote kraanschepen die de installatie uitvoeren, zijn vaak in staat om meerdere monopile funderingen tegelijkertijd te transporteren. Eenmaal aangekomen bij de offshore site, wordt de monopile gekanteld zodat deze verticaal op de zeebodem terecht komt. Dit gebeurt door middel van een kraan met een speciale grijphaak. Wanneer de fundering correct gepositioneerd is, wordt de grijphaak verwijderd en gebruikt men een hydraulische hamer om de fundering in de grond te slaan. Uiteindelijk steekt slechts een klein deel van de fundering boven het zeeniveau uit. De tijd nodig om de monopile in de grond te slaan is afhankelijk van het bodemtype, de dikte en diameter van de fundering en de capaciteit van de hamer (Kaiser & Snyder, 2012). Het verbindingsstuk Nadat de fundering is geïnstalleerd, wordt er een verbindingsstuk bovenop de fundering geplaatst. Op die manier creëert men een platform waarop later de turbine zal terechtkomen. Het transitiestuk wordt over de monopile fundering heen geplaatst en eenmaal deze juist gepositioneerd is, wordt deze vastgezet door de ruimte tussen de monopile en het verbindingsstuk vol te pompen met grout, een betonachtige substantie, die na uitharding zorgt voor een stevige verbinding tussen beide

25

onderdelen (Redwave,2015). Het verbindingsstuk wordt in normale omstandigheden geïnstalleerd door het vaartuig dat ook de fundering heeft geplaatst. Bescherming tegen erosie (scour protection) Om de stabiliteit van het ondersteuningssysteem te verzekeren, beschermt men de constructie tegen erosie van de zeebodem. Erosie is het verwijderen van sedimenten in de buurt van de basis van het ondersteuningssysteem, wat tot instabiliteit van de constructie kan leiden (Kaiser & Snyder, 2012). Het omkantelen van de windturbine zou hiervan een desastreus gevolg kunnen zijn. Deze bescherming wordt verkregen door het dumpen van stenen of rotsblokken rond de fundering. Dit gebeurt door een steen- of zijstorter, een schip dat stenen zijwaarts uit de baaien stort.

6.1.2 De winturbine Een windturbine bestaat uit een mast, een gondel, een spil en de wieken. De assemblage van de wieken en de spil wordt de rotor genoemd. De mast wordt op het verbindingsstuk van de fundering geplaatst, de gondel op de mast en ten slotte wordt de rotor op de gondel gemonteerd. De capaciteit van de windturbines ligt in de meeste gevallen binnen de range van twee tot zeven MW. De mast De mast bestaat uit twee grote stalen kokers die aan elkaar bevestigd worden. Beide delen kunnen ofwel aan land ofwel offshore geassembleerd worden. De voornaamste functie van de mast is steun bieden aan de turbine. De gondel De gondel bestaat uit een generator, een versnellingsbak en een rem. De gondel is een grote, zware component die bovendien ook zeer hoog gelift moet worden. De gondel bepaalt dus voor een groot deel de keuze van het installatievaartuig. De spil De spil is een stalen structuur die de horizontale windbelasting van de wieken naar de gondel overdraagt. De wieken De wieken worden gemaakt van kunststof. Ze worden ofwel aan land ofwel offshore aan de spil gemonteerd. Door hun kleine gewicht maar grote lengte, zijn de wieken erg gevoelig voor grote windsnelheden tijdens de opheffing gedurende het installatieproces (Kaiser & Snyder, 2012).

26

Figuur 6 Componenten van een windturbine

Nadat de fundering en het verbindingsstuk werden geïnstalleerd, kan de turbine hierop worden gemonteerd. De installatie kan al dan niet gebeuren door het vaartuig dat ook de installatie van de funderingen voor zijn rekening heeft genomen. Meestal gebeurt het transport en de installatie van de turbine door een en hetzelfde schip. Er zijn heel wat verschillende methodes, afhankelijk van het aantal onshore assemblages die reeds hebben plaatsgevonden, om een windturbine te installeren. Hoe meer componenten reeds aan land geassembleerd worden, des te minder lifts er op zee moeten worden uitgevoerd. Dit komt de duurtijd van het proces ten goede, aangezien het hijsen van componenten zeer gevoelig is aan de barre weersomstandigheden. Bij te hoge windsnelheden, kunnen er geen lifts meer gebeuren, wat de duurtijd van het project aanzienlijk verlengt. Zoveel mogelijk componenten aan land assembleren geniet dus de voorkeur. Hiertegenover staat het feit dat er grotere schepen vereist zijn bij het transporteren van de geassembleerde componenten (Kaiser & Snyder, 2012). Dit brengt een extra kost met zich mee. Een trade-off tussen enerzijds kost en anderzijds tijd zal hier dus moeten worden gemaakt.

6.1.3 Elektriciteitscollectie en – transmissie Kabels verbinden de turbines met het elektriciteitsnetwerk. Inner-array kabels verbinden de turbines van het windmolenpark onderling, terwijl export kabels de elektriciteit naar het land geleiden. Dit kan met of zonder de aanwezigheid van een offshore substation voor transmissie. Inner-array kabels Inner-array kabels verbinden de turbines onderling en geleiden de elektriciteit naar een offshore substation indien dit aanwezig is. De generator in de turbine produceert elektriciteit op een lage

27

spanning, die niet volstaat om de elektriciteit tussen de turbines te geleiden. Een transformator binnenin de turbine hoogt de spanning op tot 10-36 kV zodat de turbines wel kunnen worden verbonden. Inner-array kabels zijn verbonden met de turbinetransformator en verlaten de fundering nabij de zeebodem. De kabels worden ongeveer 1 tot 2 meter ingegraven en worden dan verbonden met de turbine van de volgende windmolen. Hoe meer turbines verbonden worden, hoe groter de belasting wordt die dient gedragen te worden door de kabels, wat een verhoging in spanning als gevolg kan hebben. De inner-array kabels worden in onafhankelijke stappen geïnstalleerd. De hoeveelheid kabel die nodig is, is afhankelijk van de structuur van het park, de afstand tussen de turbines en het aantal turbines (Kaiser & Snyder, 2012). Export kabels Export kabels verbinden het windmolenpark met een transmissiestation aan land. Dit gebeurt in één continue operatie. Export kabels, worden net als inner-array kabels, ingegraven in de bodem, maar vereisen soms ook extra bescherming tegen erosie. Eenmaal aan land, wordt de elektriciteit via een onshore substation doorgegeven aan het elektriciteitsnetwerk, klaar voor commercieel gebruik. Ook bij exportkabels kan het nodig zijn om de spanning aan te passen. Export kabels zijn samengesteld uit drie geïsoleerde geleiders. Medium spanning kabels (24 – 36 kV) worden gebruikt wanneer er geen offshore substation is geïnstalleerd. Hoogspanningskabels worden gebruikt in combinatie met een offshore substation en geleiden spanningen van 110-150 kV (Kaiser & Snyder, 2012). Offshore substation Een offshore substation heeft als taak de spanning van de elektriciteit, gegenereerd door de windturbines, op te hogen om transmissieverliezen te beperken. Elk offshore windmolenpark vereist een substation, maar daarom niet noodzakelijk in de zee. De locatie van het substation is afhankelijk van de opgewekte spanning en de afstand die de kabels moeten overbruggen. In dit onderzoek zal abstractie worden gemaakt van een offshore substation. In onderstaande tabel wordt de constructie van een offshore windmolenpark nog eens schematisch weergegeven. In dit onderzoek gaan we er van uit dat eerst alle funderingen worden geïnstalleerd en vervolgens overal de nodige bescherming tegen erosie wordt aangelegd. Nadien worden de turbines geïnstalleerd en verbonden via inner-array kabels. Ten slotte wordt via een export kabel de opgewekte elektriciteit naar het land geleid. In deze onderzoeksopzet werd ervoor gekozen om de activiteiten sequentieel op elkaar te laten volgen. In de praktijk komt deze optie frequent voor. Daarnaast kan men er ook voor kiezen om bepaalde activiteiten gelijktijdig te laten doorgaan (bv. scour protection al laten beginnen terwijl men nog bezig is met het installeren van de funderingen) om tijdswinst te boeken. Ook kan het 28

voorkomen dat de activiteiten worden opgesplitst over de zomerseizoenen van twee jaren. Zo worden bijvoorbeeld de funderingen en de scour protection gedurende de zomermaanden van jaar één geïnstalleerd en de turbines en de kabels in jaar twee. De keuze met betrekking tot de opeenvolging van de activiteiten is projectafhankelijk en ligt volledig bij de projecteigenaar. Onderstaande Tabel 4 vat de constructieactiviteiten samen. Activiteit

Subactiviteit

1. Installatie van het ondersteuningssysteem

Laden van de monopile funderingen en het verbindingsstuk Transport naar de offshore site Positionering van de fundering Installatie

van

de

fundering

en

het

verbindingsstuk Transport terug naar de haven 2. Scour protection 3. Installatie van de turbine

Laden van de turbine Transport naar de offshore site Positionering van de turbine Installatie van de turbine Transport terug naar de haven

4. Installatie van de inner-array kabels 5. Installatie van de export kabels Tabel 4 Constructie van een offshore windmolenpark

6.2 Het gebruik van resources tijdens de constructie van een offshore windmolenpark Tijdens het installeren van een offshore windmolenpark, worden heel wat verschillende vaartuigen gebruikt. Deze schepen zijn schaars en worden gecharterd tegen enorme hoge dagtarieven. Dit heeft als gevolg dat de resources een heel grote, zelfs de grootste kost, van het constructieproces kunnen uitmaken. Daar deze thesis de impact van de vloot op de projectplanning onderzoekt, wordt in dit onderdeel dieper ingegaan op welke soorten vaartuigen er gebruikt worden tijdens de constructie van een offshore windmolenpark.

29

6.2.1 Installatievaartuigen voor funderingen en turbines Liftboat Een liftboat is een zelf aangedreven schip met jack-up benen die een verhoogd platform kunnen creëren. Meestal zijn deze schepen voorzien van drie lange benen waardoor ze op hoge hoogtes kunnen werken met kortere kranen. De grootte van een liftboat varieert enorm, van zeer klein (kunnen 75 ton dragen en 50 ton hijsen) tot zeer groot (750 ton dragen en 500 ton liften). Kleine schepen zijn vaak niet bruikbaar bij de installatie van een offshore windmolenpark. Een grote liftboot is in staat om één à twee turbines te verplaatsen (Kaiser & Snyder, 2012).

Figuur 7 KS Titan II liftboat

Jack-up barge Een jack-up barge heeft vier benen en is betrekkelijk groter dan een liftboot. Ook hier zijn er enorme verschillen met betrekking tot de afmeting van de schepen: grote jack-up barges (1500-2000 ton draagcapaciteit en 800 ton hijscapaciteit) kunnen zes tot acht turbines transporteren, terwijl een kleiner schip (1250 ton draagcapaciteit en 280 ton hijscapaciteit) twee turbines kan verplaatsen (Kaiser & Snyder, 2012). Jack-up barges zijn zelf aangedreven en vereisen dus geen extra spread vaartuigen om de offshore site te bereiken.

30

Figuur 8 Jack-up barge Innovation

SPIV Een SPIV (self-propelled installation vessel ) is een zeer grote schip dat beschikt over vier tot zes benen die een draagcapaciteit hebben van 1500 tot 6500 ton. Ze zijn in staat om zes tot acht turbines te transporteren. Aangezien dit schip zich zelf kan voortstuwen, is er geen nood aan extra schepen voor het transport (Kaiser & Snyder, 2012)

Figuur 9 SPIV MPI Resolution

Heavy-lift floating vessel Heavy-lift vessels zijn schepen met een grote kraancapaciteit en zonder verhoogd platform. Ze drijven op het water en moeten daarom steeds vergezeld worden van een spread vessel dat zorgt voor het uitleggen van de ankers (cfr. infra). Er bestaan twee grote groepen floating vessels. Enerzijds zijn er schepen die opgebouwd zijn uit twee drijvende pontons met een brug daaroverheen

31

(Svanen en Rambiz). Deze schepen kunnen geen funderingen mee transporteren, waardoor er steeds sleepboten aanwezig moeten zijn die de funderingen naar de site brengen. Het schip 'Svanen' kan enkel monopile funderingen installeren, terwijl het schip 'Rambiz' enkel geschikt is om jacket- of gravity-based funderingen mee te plaatsen. Het andere type floating vessel betreft grotere schepen die de funderingen kunnen transporteren (Stanislav Yudin).

Deze schepen zijn oorspronkelijk

bestemd voor werken in de offshore olie- en gasindustrie, maar worden tegenwoordig steeds meer en meer gebruikt om windparken te installeren. Dit type floating vessel kan zowel monopile als jacket funderingen installeren. Floating vessels worden vooral gebruikt voor de installatie van de funderingen of van volledig geassembleerde turbines.

Figuur 10 Heavy-lift floating vessel Rambiz

Figuur 11 Heavy-lift floating vessel Stanislav Yudin

6.2.2 Vaartuigen om kabels te installeren Nadat de installatie van de individuele windmolens is voltooid, zijn er schepen nodig om de kabels te installeren. Er dienen zowel kabels gelegd te worden tussen de turbines onderling als een export

32

kabel die de elektriciteit naar het vasteland geleidt. Export kabels worden gelegd door specifiek hiervoor uitgeruste trenching vessels. Zij zijn voorzien van een draaischijf die meer dan 1000 ton kabel kan dragen en van een ploeg of een ROV (Remotely Operated Vehicle) verantwoordelijk voor het graven en het leggen van de kabel. Inner-array kabels kunnen door een grote variëteit aan schepen worden geïnstalleerd aangezien de afstanden waarover de kabel getrokken moet worden en de gewichten kleiner zijn. Vaak wordt hiervoor gebruik gemaakt van het installatievaartuig of het schip dat de export kabels legt (Kaiser & Snyder, 2012).

Figuur 12 Trenching vessel CS Sovereign

6.2.3 Spread vaartuigen Er zijn verschillende schepen nodig die de installatiewerken ondersteunen. Deze schepen hebben tijdens het installatieproces twee belangrijke functies: het transporteren van de verschillende onderdelen van land naar de offshore site en het ondersteunen van de werking van installatievaartuigen door het transporteren van de crew, het slepen van het vaartuig… Hieronder volgt een korte bespreking van de verschillende categorieën support schepen. Crewschepen Crewschepen zijn tussen de 10 en 25 m lang en vervoeren 10 tot 15 personen. Zij worden hoofdzakelijk gebruikt voor het transporteren van het personeel naar de offshore site maar kunnen ook worden gebruikt voor het uitvoeren van omgevingsstudies (Kaiser & Snyder, 2012). Echter, tegenwoordig zijn veel installatieschepen van slaapplaatsen voor de crew voorzien, waardoor steeds vaker een kleiner aantal crewschepen vereist is. Multicats Multicats woden gebruikt voor allerlei doeleinden, waarvan het uitleggen van de ankers een van de belangrijkste functies is. Verder kunnen ze ook worden gebruikt voor licht transport en baggerwerken.

33

Baggeren en bescherming tegen erosie Baggerschepen zijn er in heel wat variëteiten en afmetingen. Bescherming tegen erosie gebeurt meestal door een stone dumping vessel die zijwaarts stenen en rotsen in de buurt van de basis van de fundering stort. Sleepboten Sleepboten worden gebruikt om niet zelf aangedreven schepen te trekken van de haven tot aan de offshore site.

6.3 Strategieën voor het bouwen van offshore windmolenparken Zoals in het voorgaande onderdeel duidelijk werd gemaakt, kunnen heel wat verschillende schepen worden gebruikt tijdens de constructie van offshore windmolenparken. Bovendien kunnen de componenten waaruit een windmolen bestaat, op verschillende manieren naar de offshore site worden getransporteerd. Deze verschillende installatiemethoden hebben elk hun eigen kwaliteiten en dragen ook een specifieke kostprijs met zich mee. Om een zo robuust mogelijke projectplanning op te stellen, dienen de prestaties van deze schepen onder verschillende weersomstandigheden te worden onderzocht. Hierbij dient natuurlijk ook de kostprijs van de vaartuigen geanalyseerd te worden, daar de financiële kant van het project van groot belang is bij zulke grote investeringsprojecten. Het vaartuig met de beste trade-off tussen enerzijds kwaliteit en anderzijds kost, zal uiteindelijk worden ingepland voor die specifieke periode. In deze onderzoeksopdracht zullen drie verschillende installatiestrategieën met betrekking tot de funderingen worden onderzocht. In onderstaande tekst wordt elke strategie meer in detail besproken en wordt ook de dataset beschreven die tijdens de analyse gebruikt zal worden. Deze analyse focust zich specifiek op de installatie van de funderingen, waardoor enkel de gegevens omtrent de funderingsactiviteiten worden gewijzigd over de verschillende strategieën heen. Soortgelijk onderzoek kan logischerwijs ook gebeuren voor andere belangrijke activiteiten in het constructieproces. Er werd voor een onderzoek naar de installatiestrategieën van funderingen gekozen omdat daar de meeste opties voorhanden liggen. Turbines daarentegen worden in bijna alle gevallen altijd door een jack-up vessel geïnstalleerd. De gegevens die deel uitmaken van de datasets zijn gebaseerd op Kaiser & Snyder (2012) en Myhr. et al. (2014). Echter, na het voorleggen van deze informatie aan de projectingenieur van DEME, zijn nog enkele aanpassingen gebeurd om de constructiewerken van een offshore windmolenpark zo realistisch mogelijk weer te geven en te simuleren. In het volgende hoofdstuk worden de variabelen

34

van deze dataset in detail voorgesteld. De betekenis van elke component wordt dan uitgelegd. Verder wordt er uitgebreid ingegaan op de modelspecificaties.

6.3.1 STRATEGIE 1: Installatie van de funderingen door een jack-up vessel Funderingen kunnen door een jack-up vessel dat zelf de funderingen naar de offshore site brengt, geïnstalleerd worden. Jack-up vessels zijn grote schepen die zelfaandrijvend zijn. Er zijn dus geen sleepboten nodig om dit schip naar de offshore site te geleiden. Een typisch kenmerk van een jack-up vessel zijn de benen waarmee het schip in staat is zich op te hogen en uit het water kan komen (preloaden). Hierdoor heeft het schip minder last van grote golfhoogtes. Doordat de benen stevig op de grond staan gepositioneerd, ondervindt het bovendien ook niet erg veel last van grote windsnelheden. Een jack-up vessel is dus zeker in staat om onder gure weersomstandigheden te werken. Wanneer de weerscondities toch voor te veel hinder zorgen, kan het jack-up vessel echter ter

plaatste

blijven

en

de

activiteiten

onmiddellijk

terug

hervatten

wanneer

de

weersomstandigheden het opnieuw toelaten. Enkel wanneer alle funderingen die het schip draagt volledig geïnstalleerd zijn, zal het jack-up vessel terug naar de haven varen om een nieuwe lading funderingen op te halen. Onderstaande tabellen geven de data die gebruikt werden tijdens het onderzoek, weer. Als referentieschip werd hier geopteerd voor de 'Innovation'. Dit schip heeft een capaciteit van 5 funderingen en een maximale snelheid van 12 knopen. Een project dat via deze strategie werd geïnstalleerd is het Westermost Rough windpark, gelegen in de Noordzee bij Engeland.

35

ACTIVITEIT

FUNDERING

SCOUR PROTECTION TURBINE

laden transport positionering + pre-loading installatie transport

VASTE KOSTEN PER STUK (in 000 €) 3192,69

DUURTIJD (in uur)

MAX GOLFHOOGTE (m)

MAX WINDSNELHEID (m/s)

(5,6,8) (6,12,24) (5,6,8)

2.5 2

14 18 18

(16,20,24) (6,12,24) (20,24,28)

2 2.5 1.5

14 18 -

(9,10,12) (6,12,24) (5,6,8)

2,5 2

14 18 18

508,84

(12,16,20) (6,12,24) (40,80,160)

2 2,5 1,75

14 18 -

443

(343,686,2400)

1,75

-

64,87 laden transport positionering + preloading installatie transport

INNER ARRAY CABLES EXPORT CABLES

8779,91

Tabel 5 Dataset strategie 1

Opmerking: Het positioneren duurt bij deze strategie gemiddeld gezien iets langer dan gebruikelijk het geval is, aangezien het ophogen van de jack-up enige tijd in beslag neemt. VESSEL Stone dumping vessel Jack-up barge (fundering en turbine) Trenching vessel

HUURPRIJS PER DAG € 100 000,00

MOBILISATIEKOST € 600 000,00

DEMOBILISATIEKOST € 600 000,00

VARIABELE KOST PER DAG € 3 000,00

€ 250 000,00

€ 1 000 000,00

€ 1 000 000,00

€ 25 000,00

€ 150 000,00

€ 900 000,00

€ 900 000,00

€ 28 500,00

Tabel 6 Data schepen strategie 1

6.3.2 STRATEGIE 2: Installatie van de funderingen door een floating vessel Een tweede mogelijkheid voor het installeren van de funderingen, betreft het gebruik van een floating vessel. Aangezien deze schepen 'drijven' op het water, dienen zij vergezeld te worden van een sleepboot die zorgt voor het uitleggen van de ankers. Door het feit dat dit schip drijft op het water, ondervindt het meer last van grote golfhoogtes dan een jack-up vessel. Het kan bovendien ook minder goed werken bij hoge windsnelheden aangezien dit schip dan continu heen en weer beweegt. Een laatste negatief punt betreft het feit dat een floating vessel naar de haven moet terugkeren bij slecht weer. Het kan dus niet ter plaatste blijven en de activiteiten terug hervatten

36

wanneer het weer dat opnieuw toelaat. Als gevolg hiervan zal het floating vessel enkel uitvaren als het alle activiteiten ononderbroken kan uitvoeren (transport, positionering, installatie en transport terug). Hier dient op voorhand berekend te worden hoe lang deze activiteiten zullen duren en er moet worden nagegaan of er een weather window is dat het uitvoeren van al deze activiteiten toelaat. Zo niet, moet er gewacht worden tot dit wel het geval is. Als referentievaartuig is hier geopteerd voor de 'Stanislav Yudin'. Dit schip heeft een capaciteit van drie funderingen en kan een maximale snelheid van 9 knopen halen.

Een windmolenpark dat via deze methode werd

geïnstalleerd is het Gwynt Y Mor windpark, gelegen in Engeland dicht bij de kust van North Wales. Onderstaande tabellen geven de data die gebruikt voor het onderzoeken van de tweede strategie, weer. ACTIVITEIT

FUNDERING

SCOUR PROTECTION TURBINE

laden transport positionering + ankers uitleggen installatie transport

VASTE KOSTEN PER STUK (in 000 €) 3192,69

DUURTIJD (in uur)

MAX GOLFHOOGTE (m)

MAX WINDSNELHEID (m/s)

(5,6,8) (6,12,24) (3,4,5)

2,5 1,5

12 16 16

(16,20,24) (6,12,24) (20,24,28)

1,5 2,5 1.5

12 16 -

(9,10,12) (6,12,24) (5,6,8)

2,5 2

14 18 18

508,84

(12,16,20) (6,12,24) (40,80,160)

2 2,5 1,75

14 18 -

443

(343,686,2400)

1,75

-

64,87 laden transport positionering + pre-loading installatie transport

INNER ARRAY CABLES EXPORT CABLES

8779,91

Tabel 7 Dataset strategie 2

VESSEL Stone dumping vessel Jack-up barge (turbine) Trenching vessel Floating vessel (fundering) sleepboot anker

HUURPRIJS PER DAG € 100 000,00 € 250 000,00

MOBILISATIEKOST € 600 000,00 € 1 000 000,00

DEMOBILISATIEKOST € 600 000,00 € 1 000 000,00

VARIABELE KOST PER DAG € 3 000,00 € 25 000,00

€ 150 000,00 € 300 000,00

€ 900 000,00 € 1 200 000,00

€ 900 000,00 € 1 200 000,00

€ 28 500,00 € 25 000,00

€ 12 500,00

€ 50 000,00

€ 50 000,00

€ 1 000,00

Tabel 8 Data schepen strategie 2

37

Opmerking Hoewel de kwaliteit van het floating vessel lager blijkt te zijn dan dat van een jack-up vessel, is de huurprijs per dag toch hoger. Dit is te wijten aan het feit dat deze floating vessels normaal gezien gebruikt worden voor offshore olie- en gaswerken. In die industrie wordt een hoger dagtarief aangehouden. Wanneer deze schepen tijdelijk werkloos zijn in de oliesector, worden ze ook gebruikt voor de installatie van offshore windmolenparken. Typisch gezien blijft de huurprijs die wordt gebruikt in de oliesector, dan ook gelden. Heel zelden kan het voorkomen dat de eigenaar de prijs laat zakken, maar dit is zeker niet gebruikelijk. Er bestaan natuurlijk ook kleinere floating vessels, maar die zijn niet in staat om monopile funderingen te installeren. Vandaar dat ze binnen dit onderzoek niet relevant zijn (bron: projectingenieur van DEME).

6.3.3 STRATEGIE 3: Installatie van de funderingen door een floating vessel dat bevoorraad wordt Wanneer er een floating vessel wordt gebruikt voor het installeren van de funderingen, kan er ook voor worden geopteerd om deze te laten bevoorraden door sleepboten die de drijvende funderingen naar de offshore site geleiden (=feeding). Wanneer de sleepboten aangekomen zijn bij de offshore site, wordt telkens één fundering via kranen overgebracht naar het installatieschip en wordt de fundering onmiddellijk geïnstalleerd. Vervolgens verplaatst het installatieschip zich naar de volgende locatie en neemt dan een nieuwe fundering aan boord. Dit wordt herhaald totdat alle funderingen geïnstalleerd zijn. De transportschepen zorgen ervoor dat het installatieschip continu kan werken. Om dit te verzekeren, worden er twee transportboten ingelegd zodat er sowieso telkens een sleepboot aanwezig is wanneer het installatieschip klaar is om met de installatie van de volgende fundering te starten. Nog steeds moet het floating vessel terug naar de haven wanneer de weersomstandigheden voor hinder zorgen, maar het voordeel met deze strategie is dat het schip geen tijd moet besteden aan niet-kernactiviteiten zoals laden en transport. Wanneer een continue toevoer van funderingen wordt gegarandeerd, zal dit resulteren in een hogere benutting van het installatieschip. Deze methode wordt momenteel nog niet gebruikt maar men plant om deze in de toekomst zeker te gaan gebruiken. Onderzoek naar deze methode is dus zeker nuttig. Onderstaande tabellen geven de datasets weer waarmee in dit onderzoek werd gewerkt.

38

ACTIVITEIT

FUNDERING

VASTE KOSTEN (in 000 €) 3192,69

DUURTIJD

MAX GOLFHOOGTE

MAX WINDSNELHEI D 16

positionering (3,4,5) 1,5 + ankers uitleggen transfer van (4,6,8) 1,5 fundering van supply vessel installatie (16,20,24) 1,5 OPMERKING: Laden en transport gebeurt ondertussen via supply vessels SCOUR 64,87 (20,24,28) 1.5 PROTECTION TURBINE laden 8779,91 (9,10,12) transport (6,12,24) 2,5 positionering + (5,6,8) 2 pre-loading installatie (12,16,20) 2 transport (6,12,24) 2,5 INNER ARRAY 508,84 (40,80,160) 1,75 CABLES EXPORT 443 (343,686,2400) 1,75 CABLES

12

12 14 18 18 14 18 -

Tabel 9 Dataset strategie 3

VESSEL Stone dumping vessel Jack-up barge (turbine) Trenching vessel Floating vessel (fundering) Sleepboot voor transport (x2) Sleepboot ankers

HUURPRIJS PER DAG € 100 000,00 € 250 000,00

MOBILISATIEKOST € 600 000,00 € 1 000 000,00

DEMOBILISATIEKOST € 600 000,00 € 1 000 000,00

VARIABELE KOST PER DAG € 3 000,00 € 25 000,00

€ 150 000,00 € 300 000,00

€ 900 000,00 € 1 200 000,00

€ 900 000,00 € 1 200 000,00

€ 28 500,00 € 25 000,00

€ 10 000,00

€ 40 000,00

€ 40 000,00

€ 1 000,00

€ 12 500,00

€ 50 000,00

€ 50 000,00

€ 1 000,00

Tabel 10 Data schepen strategie 3

39

Hoofdstuk 7

Modelspecificaties Om de strategieën die in vorig hoofdstuk werden voorgesteld te kunnen analyseren, dient er een model ontwikkeld te worden. Binnen dit model moet er rekening worden gehouden met de onzekerheid die eigen is aan dit soort projecten, zoals de weersomstandigheden en de variabele duurtijd van activiteiten. Het uiteindelijke doel is - door simulatie van dit model - een robuuste projectplanning met betrekking tot resources te bekomen die de net present value van het project maximaliseert. In wat volgt worden eerst de ingangsvariabelen van het model toegelicht. Vervolgens wordt dieper ingegaan op de uitkomst van de simulatie. Nadien wordt er een eenvoudig voorbeeld getoond dat de werking van de analyse toelicht. Dit hoofdstuk wordt afgesloten met een overzicht van de basisprincipes en assumpties die per strategie in het simulatiemodel werden opgenomen.

7.1 Input van het model Elk project, en dus ook de constructie van een offshore windmolenpark, kan gemodelleerd worden als een combinatie van activiteiten en resources. De verschillende activiteiten van een netwerk zijn met elkaar verbonden via precedence relations en elke activiteit is afhankelijk van de resources die eraan worden toegewezen. Zowel de activiteiten als de resources worden gedefinieerd door een aantal kenmerken. Door het toewijzen van specifieke resources aan een activiteiten, kunnen de kenmerken van de activiteit wijzigen. Onderstaande Figuur 13 geeft dit weer in een schematische voorstelling.

40

Project

Activiteiten

Krijgt toegewezen

Resources

Duurtijd

Huurprijs

Vaste kosten

(De)Mobilisatiekost Beïnvloedt

Weersrestricties

Variabele kosten

Gate time

Kwaliteit

Capaciteit

Figuur 13 Schematische overzicht van de variabelen en parameters van het model

7.1.1 Kenmerken van de resources: variabelen Aangezien in deze thesis het effect van de samenstelling van de vloot op de projectplanning wordt nagegaan, zal er in het model worden gevarieerd met de kenmerken van resources. De kenmerken van de resources, schepen in deze specifieke case-study, zijn dus variabel binnen deze onderzoeksopzet.

De schepen worden gekenmerkt door een huurprijs, een mobilisatie- en

demobilisatiekost, een variabele kost, een bepaalde kwaliteit en een capaciteit. Huurprijs van het schip De huurprijs van het schip is het basisbedrag dat dagelijks betaald moet worden voor het gebruik van het schip. Omwille van de grote vraag naar en het beperkte aanbod van deze schepen, zijn deze tarieven relatief duur. Bovendien schommelen deze prijzen afhankelijk van de seizoenen. Van deze schommeling wordt echter abstractie gemaakt tijdens het verder onderzoek. Er wordt een vast dagtarief vooropgesteld dat gedurende de hele periode aangehouden wordt. 41

Mobilisatie- en demobilisatiekost Bij aanvang van de huurperiode, dient het schip naar de gewenste regio te worden gebracht. Hiervoor betaalt de projecteigenaar een mobilisatiekost. Na afloop van de huurperiode moet het schip worden teruggebracht, waarvoor eenzelfde bedrag als demobilisatiekost wordt betaald. Er wordt verondersteld dat de mobilisatiekosten voor offshore wind eerder duur zijn. Ze zijn afhankelijk van onder andere het type vaartuig, de afstand, het dagtarief en de transportmethode(Kaiser & Snyder, 2012). Vaak wordt de mobilisatiekost gelijkgesteld aan vier tot acht keer het dagtarief voor het schip (Kerkhove,2015). Variabele kosten Onder variabele kosten vallen de brandstofkosten, de personeelskosten en de kosten voor de spread requirements. Spread requirements zijn de support schepen die nodig zijn bij het gebruik van een bepaald schip. Zo kan er bijvoorbeeld een bijkomend schip nodig zijn om een niet-zelfaangedreven schip te trekken of een extra schip om het personeel naar de site te brengen. De variabele kosten zijn afhankelijk van de duurtijd van de activiteit en zullen dan ook aan de specifieke activiteit worden toegewezen. Kwaliteit van het schip Onder kwaliteit van het schip vallen de snelheid waarmee het schip bepaalde activiteiten kan uitvoeren en de weersomstandigheden waaronder het schip kan werken. Sommige schepen zijn immers beter bestand tegen hoge golven of grote windsnelheden en kunnen daardoor op een meer continue basis werken dan andere. Capaciteit van het schip Afhankelijk van de afmetingen en de draagkracht van het schip, wordt bepaald hoeveel onderdelen (bv. funderingen) er in één keer getransporteerd kunnen worden. Hoe groter de afmetingen en de draagkracht van het dek, hoe groter de capaciteit.

7.1.2 Kenmerken van de activiteiten: parameters Door het toewijzen van specifieke resources aan bepaalde activiteiten, worden aan deze activiteiten bepaalde eigenschappen toegekend. Deze zijn afhankelijk van het schip dat gebruikt wordt en kunnen niet wijzigen. De kenmerken van de activiteiten zijn dus parameters. De activiteiten worden gekenmerkt door een duurtijd, een vaste kost, weersrestricties en een gate time. Duurtijd van de activiteiten De duurtijd van de activiteiten wordt bepaald door het schip waarmee de activiteit wordt uitgevoerd. Aangezien er onzekerheid vervat zit in deze duurtijden, dient er een distributie aan toegewezen te 42

worden. Hiervoor kan er gebruik worden gemaakt van verschillende benaderingen. Ten eerste bestaat er de mogelijkheid een distributie af te leiden uit historische observaties. Echter, vaak zijn historische data niet beschikbaar. Dit is ook het geval voor de constructie van offshore windmolenpark. Door het feit dat deze technologie nog niet heel lang gebruikt wordt en er een strenge competitie heerst tussen de aannemers, is er slechts heel weinig data voorhanden. In dat geval kan er beroep worden gedaan op een expert die ons van een inschatting van de duurtijd voorziet. Die inschattingen kunnen worden toegewezen aan een subjectief gedefinieerde distributie. In deze onderzoeksopzet werd ervoor gekozen om de duurtijd te modelleren aan de hand van een driehoeksverdeling (minimum, modus, maximum) waar per simulatie een random duurtijd uit wordt getrokken.

Er werd gekozen voor de driehoeksverdeling omdat deze eenvoudig en

gebruiksvriendelijk is. Door gebruik te maken van een triangulaire distributie, wordt de onzekerheid die vervat zit in de duurtijden, gemodelleerd (AbouRizk & Halpin, 1992). Vaste kosten van de activiteiten De materialen die gebruikt worden om het windmolenpark mee op te bouwen, vallen onder de noemer 'vaste kosten'. Voor het bouwen van de fundering zijn dat onder andere de kosten voor de fundering, het verbindingsstuk en het grout dat gebruikt wordt om beide onderdelen goed met elkaar te verbinden. De vaste kosten zijn in verhouding tot de grootte van het park. Weersrestricties Elke activiteit wordt gelimiteerd door enerzijds de golfhoogte en anderzijds de windsnelheid. Afhankelijk van welk schip gebruikt wordt voor een bepaalde activiteit, zullen deze restricties strenger of losser zijn. Wanneer een van deze restricties overschreden wordt, kan de activiteit gedurende die periode niet worden uitgevoerd. De activiteit wordt dan tijdelijk uitgesteld en pas hervat wanneer de weersomstandigheden opnieuw gunstig zijn. Deze limieten verschillen over de activiteiten heen aangezien activiteiten die in de hoogte plaatsvinden veel gevoeliger zijn voor ongunstige windomstandigheden dan activiteiten die zich op zeeniveau voordoen. Gate time van de activiteiten De gate time van een activiteit is het tijdstip waarop de activiteit ten vroegste kan worden uitgevoerd. Om de gate times theoretisch te bepalen, wordt er verondersteld dat de duurtijd van elke activiteit minimaal is en de weersomstandigheden gedurende het hele proces continu gunstig zijn. Op de gate time moeten de componenten die vereist zijn om het park op te bouwen, aanwezig zijn (Kerkhove, 2015 en Trietsch, 2006). De vaste kosten verbonden aan deze onderdelen zullen dan ook steeds aangerekend worden op de gate time van de activiteit.

43

7.1.3 Overige parameters Grootte van het windmolenpark De grootte van het windmolenpark betreft het aantal windmolens waaruit het park is opgebouwd. Hoe groter het park, hoe langer de constructiewerken zullen duren. Discount rate Een discount rate is nodig om de cashflows die zich gedurende het verloop van het project voordoen, te verdisconteren naar het heden. Voor deze onderzoeksopzet werd gekozen voor een jaarlijkse discount rate van 5%. Deze verdisconteringsfactor wordt door EWEA genoemd als ondergrens van de range van verdisconteringsfactors, maar gegeven de historisch lage rente, lijkt dit een verantwoorde keuze. Aangezien er binnen dit model de mogelijkheid moet bestaan om op dagelijkse basis te verdisconteren, moet deze jaarlijkse verdisconteringsfactor nog worden omgerekend. Dit brengt ons op een dagelijkse discount rate van 1.000133681% (= (1.05)^(1/365)). Alle kosten en opbrengsten worden in deze onderzoeksopzet verdisconteerd op basis van deze dagelijkse verdisconteringsfactor. Kasinstroom van het project Eenmaal het project volledig afgewerkt is, kan de operationele fase van start gaan. Gedurende deze fase wordt elektriciteit geproduceerd. Hiervoor ontvangt de projecteigenaar een vergoeding. Deze vergoeding wordt de kasinstroom van het project genoemd. Om deze kasinstroom te berekenen, werd als volgt te werk gegaan. In het referentieproject dat in deze thesis wordt gehanteerd, wordt er uitgegaan van een windmolenpark bestaande uit 50 molens met turbines van 6 MW. Dit betekent dat dit park een capaciteit van 300 MW heeft. Verder wordt uitgegaan van een levensduur van 20 jaar voor het project, wat een realistische assumptie is volgens Scheisner (2000) en EWEA (2009). In België heerst een systeem van minimumaankoopprijzen voor de hernieuwbare energie afkomstig uit windenergie. De netbeheerder Elia wordt verplicht om de aan hem aangeboden groene stroomcertificaten op te kopen tegen een door de overheid gewaarborgde minimumprijs die evenwel niet geïndexeerd wordt, dit voor een periode van 20 jaar. De minimumaankoopprijzen voor offshore windenergie bedragen:  107 EUR per MWh voor elektriciteit opgewekt uit de eerste 216 MW geïnstalleerd vermogen;  90 EUR per MWh voor elektriciteit opgewekt met installaties die deel uitmaken van dezelfde domeincessie en voor de productie boven de eerste 216 MW geïnstalleerd vermogen. (KPMG, 2010) (Artikel 14 van het KB van 16 juli 2002)

44

Ten slotte dient nog te worden vermeld dat de theoretische bruto-opbrengst nooit behaald kan worden. Dit komt onder andere door de verschillen in windsnelheid, technische beschikbaarheid, eigen elektriciteitsverbruik en transmissieverliezen. Om hiervoor te compenseren, dient de brutoopbrengst vermenigvuldigd te worden met een 'netto capaciteitsfactor'. Uit onderzoek blijkt 0,44 een realistische netto capaciteitsfactor te zijn (KPMG, 2010). Rekening houdend met deze data, werd de opbrengst als volgt berekend. Aantal MW geïnstalleerd

216 84

Aantal effectief productieve uren per jaar (365*24*0.44) 3854,4 3854,4

Aantal MWh geproduceerd (jaarlijks)

Opbrengst per MWh

Jaarlijkse opbrengst

Opbrengst voor 20 jaar

832550,4 323769,6

€ 107 € 90

€ 89 082 893 € 29 139 264

€ 1 781 657 856 € 582 785 280 € 2 364 443 136,00

Tabel 11 Berekenen opbrengst windmolenpark

Deze berekeningen brengen de totale opbrengst van het windmolenpark over 20 jaar heen op € 2 364 443 136,00. Deze parameter zal steeds worden gebruikt voor het onderling vergelijken van de verschillende strategieën. Weerdata Om het weer correct te kunnen simuleren, wordt er gewerkt met weerfiles die ik ontvangen heb van mijn begeleider, Louis-Philippe Kerkhove. Deze weerfiles zijn voorspellingen van zowel golfhoogte als windsnelheid en lopen van 1 januari 2015 tot en met 30 december 2019. Per periode van 4 uur wordt er een nieuwe voorspelling gegeven over de windsnelheid en de golfhoogte die op dat specifiek moment heerst. Deze waarden worden weergegeven als een golf- en windstaat. Onderstaande tabel geeft weer hoe de golfhoogte en windsnelheid werden ingedeeld in respectievelijk golf- en windstaten. Van zodra de effectieve golfhoogte of windsnelheden de weersrestricties van een activiteit overschrijdt, kan die activiteit niet meer uitgevoerd worden.

45

Golfstaat 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Maximale golfhoogte (cm) 36.08658981 1.30608267 64.42346215 76.88511635 89.85703385 105.05043195 125.66166806 151.27146613 191.10709151 424.4090882

Windstaat Maximale windsnelheid (m/s) 0 3.55642033 1 4.91615866 2 6.03494468 3 7.04201373 4 8.02248233 5 9.04955419 6 10.16314795 7 11.53644096 8 13.57496079 9 28.72347783

Tabel 12 Golf- en windstaten

Per iteratie in de simulatie wordt op een willekeurige manier een andere weerfile getrokken uit een totaal van 1000 weerfiles. Dit gebeurt voor elke te onderzoeken strategie. Op die manier zit er ook genoeg variatie in de weersvoorspelling in het model verwerkt, waardoor de oplossingen van elke simulatie op een significante wijze kunnen worden vergeleken. In onderstaande Tabel 13 worden alle variabelen en parameters die als input voor het model dienen, nog eens samengevat. Variabelen (resources)

Parameters (activiteiten)

Overige parameters

Huurprijs per dag

Duurtijd (distributie)

Grootte van het park

(De)Mobilisatiekost

Vaste kosten

Discount rate

Variabele kost

Weersrestricties

Opbrengst

Kwaliteit

Gate time

Weerdata (voorspellingen)

Capaciteit Tabel 13 Overzicht van alle input variabelen en parameters van het model

7.2 Output van het model Elke simulatie zal zowel de start- als de eindtijd van elke activiteit genereren. Deze zullen afhankelijk zijn van zowel de gebruikte resources als de heersende weersomstandigheden tijdens het project. Verder zal per resource ook bepaald worden wanneer de effectieve huurperiode van start is gegaan en hoe lang deze effectief duurt. Aan de hand van deze uitgangsvariabelen kunnen we het objectief waarmee we onze projectplanning beoordelen, namelijk de net present value, gaan berekenen. De net present value wordt berekend door de positieve en negatieve kasstromen te verdisconteren naar vandaag. Dit wordt gedaan aan de hand van onderstaande formule. De berekeningen werden als volgt opgesplitst om alles duidelijk te houden.

46

I

Activiteitenindex: 1, 2, …. NI

J

Tijdsinterval (dagen): 1,2…NJ Binair, 1 als activiteit i op periode j bezig is Binair, 1 als het schip voor activiteit i op periode j gemobiliseerd wordt Binair, 1 als het schip voor activiteit i op periode j gedemobiliseerd wordt

Discountrate Dagelijkse verdisconteringsfactor van 1.000133681% Opmerking

Alle factoren worden teruggerekend naar het begin van de activiteit of het begin van het project aangezien de startdag van het project niet noodzakelijk dag 1 is in de kalender Tabel 14 symbolen in formule NPV

De beste projectplanning is deze waarvoor de NPV zo hoog mogelijk is.

47

7.3 Eenvoudig voorbeeld Om de werking van de analyse te illustreren, worden de basisprincipes hier aan de hand van een heel eenvoudig rekenvoorbeeld toegelicht.

B

A

START

C

EINDE

Figuur 14 Eenvoudig netwerk met activiteiten A, B en C

Dit netwerk bestaat uit drie verschillende activiteiten, waarvan één activiteit (activiteit B) in parallel staat met activiteiten A en C. De verschillende activiteiten van een netwerk zijn aan elkaar gelinkt via precedence relations en aan elke activiteit worden resources toegewezen. We veronderstellen dat acitiviteit A en B in de eerste simulatie door resource D worden uitgevoerd. Activiteit C wordt door resource E uitgevoerd. In de tweede simulatie wordt activiteit A opnieuw door resource D uitgevoerd. Echter, activiteit B wordt deze keer door resource F uitgevoerd. Activiteit C wordt opnieuw door resource E uitgevoerd. Resource F kan langer blijven doorwerken onder minder gunstige omstandigheden dan resource D. De eigenschappen van de activiteiten en resources worden in onderstaande tabellen weergegeven. Resource Huurprijs Mobilisatiekost (€/dag) (€) D 20 80 E 10 40 F 25 100

Demobilisatiekost (€) 80 40 100

Tabel 15 Eenvoudig voorbeeld - kenmerken van de resources

Simulatie 1 Activiteit Resource Duurtijd (dagen) A B C

D D E

(2,3,4) (4,6,8) (2,4,5)

Vaste Kost (€) 10 20 35

Variabele Maximale Maximale kost golfhoogte windsnelheid (€) (m) (m/s) 2 2 8 15 1,5 10 10 2 12

Tabel 16 Eenvoudig voorbeeld - kenmerken van de activiteiten (simulatie 1)

48

Gate time (dagen) 0 2 6

Simulatie 2 Activiteit Resource Duurtijd (dagen) A B C

D F E

(2,3,4) (4,5,6) (2,4,5)

Vaste Kost (€) 10 20 35

Variabele Maximale Maximale kost golfhoogte windsnelheid (€) (m) (m/s) 2 2 8 18 2 10 10 2 12

Gate time (dagen) 0 2 6

Tabel 17 Eenvoudig voorbeeld - kenmerken van de activiteiten (simulatie 2)

We testen twee installatiestrategieën en kijken welke scheduling methode de beste invloed heeft op de net present value. 

Voer activiteit B uit aan de hand van resource D



Voer activiteit B uit aan de hand van resource F

We onderzoeken hier dus het feit of het beter is om een duurder en meer kwalitatief schip in te zetten in plaats van een goedkoper schip dat trager is en bovendien aan strengere weersrestricties onderhevig is. Het is de trade-off tussen enerzijds kost en anderzijds kwaliteit (snelheid en werkbaarheid) die zal bepalen welke strategie gekozen wordt. Door het feit dat activiteit B door verschillende resources wordt uitgevoerd in de twee simulaties, heeft activiteit B dus een andere duurtijd, variabele kost en weerslimieten in beide simulaties. We simuleren een project met volgende duurtijden, respectievelijk voor activiteit A en C: 3 dagen en 4 dagen. Activiteit B heeft een duurtijd van 7 in de eerste simulatie en een van 5 in de tweede simulatie. Wanneer er barre weeromstandigheden zijn en een van de weersrestricties wordt overschreden, kan er niet worden gewerkt. De activiteit wordt dan een dag uitgesteld. De totale duurtijd van de activiteit zal dan met een dag verhoogd worden. X

X

SIMULATIE 1

X

SIMULATIE 2

Golfhoogte Windsnelheid

X

X O O

O

X

Dagen

X

2

3

O 4

5

6

O

X

O 1

O

X O

7

8

9

10

O 11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

2,0 2,5 2,0 2,0 1,5 2,5 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0 2,0 1,5 1,5 2,0 1,5 2,0 2,0 2,0 1,5 8 7,5 8 8 9 9 10 11 10 10 10 9 9 10 12 10 Figuur 15 Eenvoudig voorbeeld - uitkomst van simulatie 1 en simulatie 2

10

11

10

9

De blanco blokjes duiden de oorspronkelijke duurtijd van de activiteit aan. De blokjes voorzien van een X, wijzen erop dat de weersomstandigheden op die dag niet gunstig zijn en dat de activiteit niet 49

kan worden uitgevoerd. De blokjes met een O zijn de extra dagen die er aan de activiteit moeten worden gewerkt omwille van de vertraging door de ongunstige weersomstandigheden. Aan de hand van deze simulaties, wordt nu voor beide projecten de NPV berekent. Het project dat de hoogste NPV genereert, wordt verkozen boven het ander. SIMULATIE 1 Activiteit A vast kost Activiteit A variabele kost Activiteit B vaste kost Activiteit B variabele kost Activiteit C vaste kost Activiteit C variabele kost Huurprijs resource D Huurprijs resource E Mobilisatiekost resource D Mobilisatiekost resource E Demobilisatiekost resource D Demobilisatiekost resource E Eindwaarde project

Cashflow -10 -8 -20 -180 -35 -40 -20 -10 -80 -40 -80 -40 2000

Tijd 0 4 2 16 6 20 (1-16) (17-20) 0 4 16 20 20

NPV -10,00 -7,69 -19,61 -153,51 -32,97 -32,78 -294,36 -33,28 -80,00 -38,44 -68,23 -32,78 1639,09 835,45

Tabel 18 Eenvoudig voorbeeld - NPV simulatie 1

SIMULATIE 2 Activiteit A vast kost Activiteit A variabele kost Activiteit B vaste kost Activiteit B variabele kost Activiteit C vaste kost Activiteit C variabele kost Huurprijs resource D Huurprijs resource E Huurprijs resource F Mobilisatiekost resource D Mobilisatiekost resource E Mobilisatiekost resource F Demobilisatiekost resource D Demobilisatiekost resource E Demobilisatiekost resource F Eindwaarde project

Cashflow -10 -8 -20 -126 -35 -40 -20 -10 -25 -80 -40 -100 -80 -40 -100 2000

Tijd 0 4 2 11 6 15 (1-4) (12-15) (5-11) 0 11 4 4 15 11 15

NPV -10,00 -7,69 -19,61 -112,94 -32,97 -34,45 -78,04 -34,97 -161,64 -80,00 -35,85 -96,10 -76,88 -34,45 -89,63 1722,70 817,47

Tabel 19 Eenvoudig voorbeeld - NPV simulatie 2

De net present value van simulatie 2 is kleiner dan deze van simulatie 1. Het is onder deze omstandigheden dus niet verstandig om voor een meer kwalitatief maar duurder schip te kiezen. Hoewel het project nu eerder afgewerkt is en de inkomsten dus vroeger kunnen worden geïnd, zullen

50

de negatieve kasstromen hier zwaarder doordrukken. Dit is in dit geval hoogstwaarschijnlijk te wijten aan de extra mobilisatiekosten. Dit voorbeeld is louter ter illustratie om de werking van het model uit te leggen. De uitkomst van dit voorbeeld heeft binnen dit onderzoek dus geen enkele betekenis.

7.4 Werking van het programma Om dit eenvoudig voorbeeld te vertalen naar een model waarmee de voorgestelde strategieën kunnen worden geanalyseerd, werd een programma in C++ geschreven dat rekening houdt met alle verschillende variabelen en parameters. Het is een discrete event based simulation. Elk evenement veroorzaakt een verandering in de staat van het project, maar tussen de evenementen door blijft het project

ongewijzigd.

De

evenementen

binnen

deze

simulatie

zijn

de

verschillende

constructieactiviteiten die sequentieel plaatsvinden. Er werd gewerkt met een algemeen programma waarop per strategie een variatie werd gemaakt om de werkbaarheid van ieder schip zo goed mogelijk in kaart te brengen. In volgende paragraaf zal de werking van het programma bondig worden uiteengezet. Er zal vooral gefocust worden op de verschillen over de programma's heen. De gebruiker van het programma start met het ingeven van een startdatum en -uur. In de weerfile wordt dan op zoek gegaan naar deze gegevens en de index waarop die informatie kan worden teruggevonden, wordt onthouden. Deze index wordt nu de start van ons project. Eenmaal het project van start gaat, worden alle constructieactiviteiten sequentieel doorlopen. Eerst worden alle funderingen geïnstalleerd, vervolgens wordt de volledige scour protection uitgevoerd. Nadien volgen nog het installeren van de turbines en het aanleggen van zowel de inner array cables als de export cables. De installatie van de funderingen en de turbines worden verder nog onderverdeeld in subactiviteiten, zoals werd aangetoond in de tabel bij sectie 6.1. Voor elke activiteit/subactiviteit wordt de duurtijd bepaald op basis van een driehoeksverdeling, waarvoor per iteratie een willekeurig getal wordt getrokken. Eenmaal de duurtijd van de activiteit gekend is, wordt er gedurende die periode getoetst naar de weersomstandigheden. Bij gunstig weer kan de activiteit worden uitgevoerd. Bij ongunstige weersomstandigheden wordt de activiteit tijdelijk stil gelegd en opnieuw hervat wanneer de weerscondities het toelaten. Ondertussen houdt een kalender bij op welke index ons project zich bevindt. Zo kan per activiteit de eind- en startdatum worden onthouden in een vector. Deze waarden worden later gebruikt bij de berekening van de net present value. Hieronder wordt nu kort toegelicht hoe de werkbaarheid van elke installatiestrategie gemodelleerd werd.

51

STRATEGIE 1: Installatie van de funderingen door een jack-up vessel Aangezien een jack-up vessel zijn activiteiten kan stilleggen bij ongunstige weersomstandigheden, werd er per weersupdate (periode van 4 uur) gecheckt of het weer gedurende de volgende periode gunstig was. Indien dit het geval was, kon de activiteit gedurende die periode worden uitgevoerd. Indien dit niet het geval was, wordt er gewacht op de volgende weersupdate om dan weer na te gaan of de activiteit kan plaatsvinden. Enkel voor de transportactiviteit werd er vanuit gegaan dat de activiteit ononderbroken moet kunnen plaatsvinden. Daarom werd er eerst nagegaan of er gedurende de volledige duurtijd van het transport gunstig weer is. Is dit niet het geval, dan wordt er één periode van vier uur opgeschoven om na te gaan of het weer de transportactiviteit dan wel toelaat. Dit wordt herhaald totdat het transport kan gebeuren. STRATEGIE 2: Installatie van de funderingen door een floating vessel Een floating vessel mag enkel uitvaren als alle activiteiten (met uitzondering van het laden) ononderbroken na elkaar kunnen worden uitgevoerd. Hier gaat het programma voor elke subactiviteit na of die ononderbroken kan worden uitgevoerd. Is dat het geval, dan gaat het programma verder naar de volgende subactiviteit. Blijkt daar echter dat deze subactiviteit niet ononderbroken kan worden uitgevoerd, gaat het programma terug naar de eerste subactiviteit van de activiteitengroep en start daar opnieuw, maar nu één periode later dan waarop deze activiteit de vorige keer was gestart. Dit gaat verder totdat de volledig activiteitengroep ononderbroken kan worden uitgevoerd. STRATEGIE 3: Installatie van de funderingen door een floating vessel dat bevoorraad wordt Indien er gebruik wordt gemaakt van transportschepen, moet het floating vessel zelf niet meer laden en transporteren. Het moet in dit geval enkel positioneren, de funderingen overnemen van het supply vessel en deze installeren. Natuurlijk moet het installatievaartuig eerst naar de site varen vooraleer deze activiteiten van start kunnen gaan. Aangezien dit schip terug naar de haven moet bij slecht weer, moeten alle activiteiten opnieuw ononderbroken op elkaar volgen. Hier werd er vanuit gegaan dat het schip enkel uitvaart als er op zijn minst één fundering volledig geïnstalleerd kan worden. Indien het weer gunstig blijft, blijft het schip ter plaatste en installeert het continu funderingen. Enkel wanneer een fundering niet meer volledig kan worden geïnstalleerd door ongunstige weersomstandigheden, vaart het installatieschip terug naar de haven. Het vaart pas opnieuw uit wanneer het terug in staat is om op zijn minst één volledige fundering te installeren. Transportschepen zorgen ondertussen voor een continu toevoer van funderingen. Er werd van uitgegaan dat wanneer de installatieschepen kunnen werken, de transportschepen ook kunnen varen (deze veronderstelling werd genomen op basis van mijn gesprek met een projectingenieur).

52

Voor alle andere activiteiten werd er vanuit gegaan dat ze bij slecht weer onderbroken worden en terug hervat worden wanneer de omstandigheden het terug toelaten. Wanneer alle activiteiten uitgevoerd zijn, wordt op basis van de formules weergegeven in sectie 7.2, de net present value van het project berekend. Alles hierboven neergeschreven, betreft één iteratie. Aangezien dit programma simuleert op basis van een Monte-Carlo simulatie, zal deze werkwijze voor een vooraf bepaald aantal iteraties doorlopen worden. De gemiddelde net present value over al deze iteraties heen, is de uiteindelijke uitkomst van deze simulatie.

7.4.1 Assumpties opgenomen tijdens het onderzoek Om de werkelijkheid in een model om te zetten, werden er enkele assumpties genomen. Die worden hieronder opgesomd. 

Transportschepen zorgen voor een continue aanvoer van funderingen (installatieschip moet nooit wachten)



Wanneer er over de funderingen wordt gesproken, wijst dit op de combinatie van de funderingen en het verbindingsstuk



Wanneer het schip een capaciteit van twee funderingen heeft, verlopen de opeenvolgende subactiviteiten voor het installeren van de funderingen als volgt:





Laden ( 2 x de enkelvoudige duurtijd)



Transport (1 x enkelvoudige duurtijd)



Positionering (1 x enkelvoudige duurtijd)



Installatie (1 x enkelvoudige duurtijd)



Positionering (1 x enkelvoudige duurtijd)



Installatie (1 x enkelvoudige duurtijd)



Transport terug (1 x enkelvoudige duurtijd)

Het installatieschip neemt telkens één fundering over van de transportboot en installeert die helemaal vooraleer het zich opnieuw positioneert, een nieuwe fundering overneemt en deze terug installeert.



De crew is onderverdeeld in verschillende shifts zodat er de klok rond kan worden gewerkt.

53

54

Deel III ANALYSE

55

Hoofdstuk 8

Monte-Carlo Simulatie In deel II werd een uitgebreid overzicht gegeven omtrent de verschillende fases die zich tijdens de constructie van offshore windmolenparken voordoen. Verder werd er dieper ingegaan op de strategieën die onderzocht zullen worden en werden de basisprincipes van het model besproken. In deel III zullen de resultaten van die analyses besproken worden aan de hand van simulaties van fictieve projecten. Hoofdstuk 8 geeft een korte introductie rond Monte-Carlo simulaties en er wordt dieper ingegaan op het aantal vereiste iteraties per simulatie. In hoofdstuk 9 volgt een scenarioanalyse waarbinnen de verschillende strategieën onderling met elkaar vergeleken worden. Vervolgens wordt in hoofdstuk 10 een sensitiviteitsanalyse uitgevoerd op de belangrijkste parameters binnen ons model en er wordt afgesloten met de toegevoegde waarde van het model in hoofdstuk 11.

8.1 Monte-Carlo Simululatie Voor het modelleren en analyseren van complexe situaties die zich in de realiteit voordoen, wordt vaak gebruik gemaakt van een Monte-Carlo simulatie.

De Monte-Carlo simulatie is een vaak

gebruikte techniek binnen de project management context aangezien deze methodologie in staat is het effect van onzekerheid en risico op de projectplanning of het projectbudget te kwantificeren (Kwak & Ingall, 2007). Bij een Monte-Carlo simulatie worden bepaalde distributies aan onzekere variabelen toegekend, waaruit per iteratie willekeurige waarden worden getrokken. De simulatie wordt voor een groot aantal iteraties doorlopen om de verscheidenheid aan mogelijke uitkomsten van het 'real-life' project zo correct mogelijk weer te geven. In deze onderzoeksopzet wordt aan de duurtijd van de activiteiten een driehoeksverdeling toegekend waaruit per iteratie een willekeurige duurtijd wordt getrokken. Dit wordt een groot aantal keer herhaald om alle mogelijke uitkomsten van de constructie van een offshore windmolenpark te bekomen. Als resultaat bekomen we een gemiddelde duurtijd voor het project.

56

8.2 Bepalen van het aantal iteraties in de Monte-Carlo simulatie Om er zeker van te zijn dat de resultaten van de analyses betrouwbaar en accuraat zijn, dient er te worden nagegaan hoeveel iteraties de Monte-Carlo simulatie moet doorlopen. Dit wordt gedaan door het objectief van de analyse, in dit geval de net present value (NPV), uit te middelen over het aantal iteraties heen. Wanneer we zien dat dit gemiddelde nagenoeg niet meer verandert, kunnen we besluiten dat de resultaten nauwkeurig genoeg zijn. Aangezien deze analyse focust op resources gebruikt tijdens de funderingswerken en in de net present value ook de resultaten van de andere activiteiten tijdens het constructieproces worden opgenomen, zou het kunnen dat de invloed van de funderingen te weinig merkbaar is binnen de net present value. Daarom werd ook naar de gemiddelde duurtijd van de funderingswerken gekeken om het aantal iteraties te bepalen. Aangezien de drie strategieën op basis van drie verschillende programma's getest worden, werd het aantal iteraties voor elke strategie afzonderlijk bepaald. STRATEGIE 1: installatie met een jack-up vessel 1466000,00 1465500,00

NPV (in 000€)

1465000,00 1464500,00 1464000,00 1463500,00 1463000,00 1462500,00 1462000,00 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Aantal iteraties Figuur 16 Bepalen van het aantal iteraties op basis van de NPV - strategie 1

De bovengrens van het aantal iteraties werd op 10 000 gezet, aangezien voor eender welke strategie convergentie na 10 000 iteraties wordt bereikt. Wanneer we naar de grafiek kijken, zien we dat de gemiddelde NPV vanaf 5000 iteraties nagenoeg constant blijft. Wanneer we de standaardafwijking onderzoeken (€ 30 001 466,57 voor 5000 iteraties en € 29 968 071.21 voor 10 000 iteraties), merken we ook hier geen noemenswaardige verschillen. We besluiten dat een simulatie met 5000 iteraties voldoende accurate gegevens oplevert.

57

Duurtijd funderingen (in dagen)

100 99,8 99,6 99,4 99,2 99 98,8 98,6 98,4 98,2 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Aantal iteraties Figuur 17 Bepalen van het aantal iteraties op basis van de duurtijd - strategie 1

Om er zeker van te zijn dat de invloed van de funderingswerken op de NPV niet teniet wordt gedaan door andere activiteiten, bekijken we ook de duurtijd van de funderingswerken afzonderlijk. Ook hier blijft het gemiddelde constant vanaf 5000 iteraties en is het verschil in standaardafwijking verwaarloosbaar (7.43 dagen voor 5000 iteraties tegenover 7.36 dagen voor 10000 iteraties). Gebaseerd op bovenstaande grafieken, worden 5000 iteraties per simulatie vooropgesteld. Een hoger aantal runs wordt geprefereerd in termen van betrouwbaarheid, maar er dient een afweging te worden gemaakt met de CPU time. 5000 iteraties is in dit geval een goede tijd-kwaliteit verhouding. Voor de andere strategieën werd hetzelfde onderzoek gedaan. De resultaten bleken analoog - dit is meer dan waarschijnlijk te wijten aan de minimale verschillen tussen beide programma's. Ook voor strategie 2 en 3 werd dus besloten om het aantal iteraties op 5000 in te stellen. In onderstaande grafieken wordt het bewijs hiervoor aangetoond.

58

STRATEGIE 2: installatie met een floating vessel 1408000,00

1404000,00 1402000,00 1400000,00 1398000,00 1396000,00 1394000,00 0

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Aantal iteraties

Figuur 18 Bepalen van het aantal iteraties op basis van de NPV - strategie 2

196 Duurtijd funderingen (in dagen)

NPV (in 000€)

1406000,00

195 194 193 192 191 190 189 188 0

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Aantal iteraties

Figuur 19 Bepalen van het aantal iteraties op basis van de duurtijd - strategie 2

59

STRATEGIE 3: installatie met een floating vessel dat bevoorraad wordt 1429000,00

NPV (in 000€)

1428000,00 1427000,00 1426000,00 1425000,00 1424000,00 1423000,00 1422000,00 0

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Aantal iteraties

Figuur 20 Bepalen van het aantal iteraties op basis van de NPV - strategie 3

Duurtijd funderingen (in dagen)

156 155 154 153 152 151 150 149 148 0

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Aantal iteraties

Figuur 21 Bepalen van het aantal iteraties op basis van de duurtijd - strategie 3

8.3 Referentieproject Om de verschillende strategieën onderling te vergelijken, werd een referentieproject gecreëerd. Dezelfde parameters worden gebruikt bij elke strategie. Wanneer verder in deze analyse naar het referentieproject wordt verwezen, duidt dit altijd op onderstaande projectparameters.

60

Referentieproject Aantal windmolens

50

Capaciteit van de turbine

6 MW

Opbrengst

€ 2 364 443 136,00

Discount rate

5 % (jaarlijks)

Afstand tot het land

30 km

Aantal installatieschep per activiteit

1

Aantal iteraties

5000 Tabel 20 Parameters van het referentieproject

61

Hoofdstuk 9

Scenario-analyse In dit hoofdstuk worden de drie verschillende strategieën voor de installatie van de funderingen onderling vergeleken. De nadruk wordt hierbij gelegd op de net present value en de verschillende componenten waaruit de net present value wordt berekend. De resultaten van deze analyse kunnen projectmanagers helpen om de juiste resources te selecteren en om de impact van hun keuze op het rendement van het project beter in te schatten. Eerst zullen de drie strategieën kort herhaald worden en vervolgens worden de resultaten van de scenario-analyse besproken.

9.1 Strategieën om de funderingen van offshore windmolenparken te installeren In deze sectie worden de te onderzoeken strategieën kort besproken. Meer gedetailleerde informatie wordt terugvonden in sectie 6.3, waar de strategieën meer in detail staan uitgeschreven en waar ook de dataset gebruikt binnen elke strategie wordt weergegeven. STRATEGIE 1: installatie met een jack-up vessel Monopile funderingen worden vaak geïnstalleerd door middel van een jack-up vessel. Dit schip beschikt over benen waarmee het zich kan ophogen zodat het boven het water uitkomt. Het jack-up vessel ondervindt dus minder last van hoge golven. Bovendien staan de benen stevig op de grond, waardoor het schip ook bij hoge windsnelheden gemakkelijk kan blijven verder werken. Indien het weer te ongunstig is, kan het jack-up vessel ter plaatste blijven en de activiteiten hervatten wanneer de weerscondities het opnieuw toelaten. STRATEGIE 2: installatie met een floating vessel Voor het installeren van de funderingen kan ook gebruik worden gemaakt van floating vessels. Dit zijn schepen die drijven op het water. Dit schip dient steeds vergezeld te worden van een sleepboot die zorgt voor het uitleggen van de ankers. Aangezien een floating vessel drijft op het water, zal het meer hinder ondervinden van grote golfhoogtes. Bovendien is het ook erg gevoelig aan hoge windsnelheden, waardoor het schip continu heen en weer drijft. Een laatste belangrijk aspect is het feit dat een floating vessel bij slecht weer terug naar de haven moet. Er dient dus op voorhand te worden gecontroleerd of er een voldoende lange periode van goed weer is alvorens men uitvaart.

62

STRATEGIE 3: installatie met een floating vessel dat bevoorraad wordt Wanneer de projectmanager een floating vessel inschakelt om de funderingen te installeren, kan hij er ook voor opteren om hierbij sleepboten te voorzien die zorgen voor een continue toevoer van funderingen. Op die manier kan het floating vessel ononderbroken bezig blijven met het installeren van de funderingen. Enkel bij slecht weer dient het schip terug naar de haven te varen. Wanneer er opnieuw een gunstig weather window is, vaart het schip opnieuw uit, vergezeld van sleepboten die de drijvende funderingen naar de offshore site geleiden.

9.2 Resultaten van de scenario-analyse Algemene opmerking Bij het berekenen van de net present value worden in dit onderzoek enkel de constructiekosten in rekening gebracht. Van alle andere kosten, zoals de onderhoudskosten en kosten tijdens de planningsfase, wordt abstractie gemaakt. Echter, voor de opbrengst wordt met een realistisch gegeven gewerkt. Dat zorgt ervoor dat de net present value hoger ligt dan wat in werkelijkheid het geval zou zijn. Voor de analyses zorgt dit echter niet voor verdere problemen aangezien de strategieën relatief ten opzichte van elkaar worden vergeleken. Deze opmerking is geldig voor alle analyses in hoofdstukken 9 en 10. Figuur 22 toont de net present value van het project voor de verschillende strategieën. Er zijn duidelijke verschillen merkbaar tussen de drie scenario's. De installatie met een jack-up vessel blijkt met grote voorsprong de voorkeur te genieten en zal zorgen voor het hoogste rendement. Wanneer de projectmanager beslist om te opteren voor een floating vessel, is het beter om hierbij ook nog extra schepen te voorzien die voor een continue toevoer van funderingen zorgen. Wanneer de tweede strategie wordt gehanteerd en men de funderingen installeert met behulp van een floating vessel zonder hulp van transportschepen, zorgt dat voor een betrekkelijk lagere net present value. In onderstaande tabel worden de exacte waarden voor de verschillende strategieën weergegeven. Strategie

Net present value

Jack-up vessel

€ 1 466 894 758,83

Floating vessel Floating vessel with supply

€ 1 407 109 693,17 € 1 438 453 826,67 Tabel 21 NPV van de verschillende strategieën

63

Miljarden NPV (in €)

1,47 1,46 1,45 1,44 1,43 1,42 1,41 1,40 1,39 1,38 1,37 jack-up vessel

floating vessel

floating vessel with supply

Figuur 22 NPV voor het totale constructieproject

Wanneer we de strategieën relatief ten opzichte van elkaar vergelijken, zien we dat strategie 1 zorgt voor een net present value die 4,25 % beter is dan die van strategie 2 en 1,98% beter is dan de net present value bekomen via strategie 3. De net present value bekomen via strategie 3 is dan weer 2,23% beter dan deze van strategie 2. Tabel 22 geeft zowel de absolute als de relatieve verschillen tussen de scenario's weer. Absoluut verschil

Relatief verschil

Strategie 1 vs Strategie 2

€ 59 785 070,00

4,25%

Strategie 1 vs Strategie 3

€ 28 440 930,00

1,98%

Strategie 2 vs Strategie 3

€ 31 344 130,00

2,23%

Tabel 22 Absolute en relatieve vergelijking van de NPV over de verschillende strategieën

Om de oorzaak van de verschillen in net present value verder te analyseren, wordt nu dieper ingegaan op de componenten waaruit de net present value wordt opgebouwd - zijnde tijd en kost. Figuur 23 geeft de totale duurtijd van het project weer, terwijl Figuur 24 specifiek focust op de duurtijd van de funderingswerken. Reeds af te leiden uit de NPV-waarden, volgt hier logischerwijs dat de duurtijd van het project het kleinst is wanneer een jack-up vessel wordt gebruikt voor de installatie van de funderingen en het grootst wanneer met een floating vessel wordt gewerkt. Wanneer we specifiek kijken naar de duurtijd van de funderingswerken (Figuur 24), zien we dat de duurtijd met een floating vessel (strategie 2) dubbel zo hoog ligt dan wanneer een jack-up vessel (strategie 1) wordt gebruikt. Dit is te wijten aan het feit dat een jack-up vessel zich kan ophogen waardoor het minder last ondervindt van zowel de golven als de wind (cfr. supra). Hierdoor kan het dus langer blijven doorwerken onder minder gunstige omstandigheden in vergelijking met een

64

floating vessel. Dit alles resulteert in een kortere duurtijd van de funderingswerken wanneer een

Totale duurtijd project (in dagen)

jack-up vessel gebruikt wordt.

600 580 560 540 520 500 480 460 JUP

FLOATING

FLOATING WITH SUPPLY

Totale duurtijd funderingen (in dagen)

Figuur 23 Totale duurtijd (in dagen) van het constructieproject

180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 JUP

FLOATING

FLOATING WITH SUPPLY

Figuur 24 Totale duurtijd (in dagen) van de funderingswerken

De variabele kosten per strategie worden in onderstaande tabel samengevat. Meer gedetailleerde informatie over hoe de samenstelling van de kosten bepaald werd, kan worden teruggevonden in sectie 6.3, waar de strategieën meer in detail staan uitgeschreven en waar ook de dataset gebruikt binnen elke strategie wordt weergegeven.

65

Installatiestrategie

Huurkost installatieschip

Jack-up vessel Floating vessel

€ 250 000,00 € 300 000,00 + € 12 500,00 € 300 000,00 + € 12 500,00

Floating vessel met bevoorraadding

Huurkost transportschepen 2 x € 10 000,00

(De)Mobilisatie- Variabele kost kost

Totale kost per dag

€ 1 000 000,00 € 1 200 000,00 + € 50 000,00 € 1 200 000,00 + € 50 000,00 + 2 x € 40 000,00

€ 275 000,00 € 338 500,00

€ 25 000,00 € 25 000,00 + € 1000,00 € 25 000,00 + € 1000,00 +2 x € 1000

€ 360 500,00

Tabel 23 Kostenoverzicht per installatiestrategie

Uit de laatste kolom van Tabel 23 kunnen we afleiden dat installatie met een jack-up vessel veruit de goedkoopste strategie blijkt te zijn. Wanneer de projectmanager kiest voor de duurste optie, namelijk een floating vessel met bevoorraadding, resulteert dit echter in een betere net present value dan wanneer voor een floating vessel zonder transportschepen wordt gekozen. Dit is te wijten aan de enorme tijdswinst die er wordt gegenereerd wanneer er met bevoorraaddingsschepen wordt gewerkt. Het installatieschip kan bij gunstige weersomstandigheden continu blijven verder werken en moet geen tijd besteden aan laden en transport. Enkel blij slecht weer moet de floating vessel terug naar de haven varen. In onderstaande grafiek worden de totale variabele kosten over het project heen weergegeven. Van de vaste kosten werd hier abstractie gemaakt, aangezien deze voor elke installatiestrategie toch hetzelfde zijn. De kosten zijn recht evenredig met de duurtijd aangezien

Miljoenen

Totale variabele kosten

het variabele kosten betreft die per periode worden aangerekend.

160 140 120 100 80 60 40 20 0 jack-up vessel

floating vessel

floating vessel with supply

Figuur 25 Totale variabele kosten voor het constructieproject

Onderstaande tabel toont de relatieve besparingen die worden gecreëerd bij het hanteren van de verschillende strategieën. Wanneer we strategie 1 vergelijken met strategie 2 of 3, zien we dat de kostenbesparing groter is dan de tijdsbesparing. Dit is enerzijds te wijten aan het feit dat de totale

66

kost per dag voor strategie 1 het kleinst is, maar anderzijds ook aan het feit dat de duurtijd van strategie 1 betrekkelijk lager ligt dan de duurtijd van strategie 2 en 3. Aangezien de kosten variabel zijn, zijn ze afhankelijk van de tijdsduur van de activiteit. Een kleinere kost per dag en een kortere duurtijd zorgen dus voor een extra kostenbesparing, vandaar dat de net present value voor strategie 1 zoveel hoger ligt dan deze voor de andere strategieën. Wanneer we ten slotte strategie 3 relatief ten opzichte van strategie 2 vergelijken, merken we op dat ook hier de kostenbesparing groter is dan de tijdsbesparing. Dit is opmerkelijk aangezien strategie 3 beduidend duurder is dan strategie 2. Ook hier blijkt de kortere duurtijd een doorslaggevende factor te spelen. Daar de duurtijd bij het gebruik van strategie 3 betrekkelijk korter is, zullen de totale variabele kosten lager zijn dan bij gebruik van strategie 2. Dit resulteert op zijn beurt in een hogere net present value bij het gebruik van strategie 3 voor de installatie van de funderingen. Tijdsbesparing Strategie 1 vs strategie 2 Strategie 1 vs strategie 3 Straetgie 3 vs strategie 2

Kostenbesparing -14,46% -6,97% -8,05%

-24,11% -16,65% -8,95%

Tabel 24 Relatieve tijds- en kostenbesparingen over de verschillende strategieën

Conclusie Uit deze scenario-analyse kunnen we besluiten dat het gebruik van een jack-up vessel tot de beste net present value leidt. Om zo weinig mogelijk hinder te ondervinden van disrupties als gevolg van ongunstige weersomstandigheden, opteert de projectmanager dus het best voor een jack-up vessel. Is dit niet mogelijk en dient er voor een floating vessel gekozen te worden, is het optimaal om hierbij ook transportboten te voorzien. Deze meerkost zal er voor zorgen dat het proces veel sneller zal kunnen worden uitgevoerd, waardoor de totale kosten zelfs lager zullen liggen dan wanneer men een strategie zonder supply vessels hanteert. Tijd, en niet kost, blijkt in dergelijke constructieprojecten dus de doorslaggevende factor te zijn.

67

Hoofdstuk 10

Sensitiviteitsanalyse In het vorige hoofdstuk werd aangetoond dat installatie met een jack-up vessel tot de beste resultaten leidt, zowel wat kost, tijdsduur als net present value betreft. In dit hoofdstuk wordt de invloed van de belangrijkste projectparameters onderzocht in de drie verschillende scenario's. Er zal uiteraard gefocust worden op deze projectparameters die een invloed zullen hebben op het gebruik van de resources. De resultaten van deze sensitiviteitsanalyse kunnen de projectmanager helpen om binnen de gekozen strategie correcties aan te brengen en om de impact van verschillende projectparameters beter in te schatten.

10.1 Invloed van de startdatum van het constructieproject In dit onderdeel wordt de invloed van de startdatum van het project op de net present value onderzocht. Niet alle activiteiten zijn even onderhevig aan ongunstige weersomstandigheden. Dit werd reeds aangetoond in sectie 6.3, waar elke strategie meer in detail werd uitgelegd. Zo is de installatie van de funderingswerken onderhevig aan zowel wind- als golfrestricties, terwijl bij de installatie van de kabels enkel de golfhoogte van belang is, aangezien dit proces zich onder water afspeelt. Bovendien verschillen de weersomstandigheden enorm over de maanden heen en worden de wintermaanden gekenmerkt door de meest barre omstandigheden. Redenen genoeg dus om te onderzoeken wat de invloed van de startdatum van het project op de net present value (en dus op de duurtijd en de totale kosten) zal zijn. De invloed van de startdatum werd geanalyseerd door het referentieproject, voorgesteld in sectie 8.3, te laten starten in elke maand van het jaar. Voor elke simulatie werden opnieuw 5000 iteraties uitgevoerd en alle andere parameters werden over de maanden heen constant gehouden. Deze analyse werd voor elke strategie afzonderlijk uitgevoerd. Onderstaande figuur toont dat de installatie met het jack-up vessel het minst invloed ondervindt van een verandering van startdatum. Over het algemeen zien we een opwaartse trend in de duurtijd van funderingswerken voor de herfst- en winterperiode (vanaf augustus tot en met januari), wat logisch te verklaren valt aangezien de weersomstandigheden dan minder gunstig zijn.

68

Duurtijd funderingswerken (in dagen)

250 200 150 JUP 100

FLOATING FLOATING WITH SUPPLY

50 0

Figuur 26 Invloed van de startmaand bij de verschillende installatiestrategieën

Figuur 27 toont de invloed van de startdatum op de andere activiteiten van het constructieproces. Hieruit kan worden afgelezen dat de installatie van de export kabel niet erg gevoelig is aan een wijziging in de startdatum, terwijl dit voor de andere drie activiteiten (scour protection, installatie van de turbine, installatie van de inner-array cables) wel het geval is.

Totale duurtijd (in dagen)

250 200 Totale duurtijd Scour Protection

150

Totale duurtijd Turbine 100 Totale duurtijd Inner Array Cable

50

Totale duurtijd Export Cable 0

Figuur 27 Invloed van de startdatum op constructieactiviteiten

Wanneer nu gekeken wordt welke startmaand de hoogste net present value oplevert, blijkt dit voor alle drie de scenario's april te zijn. Echter, de relatieve en absolute verschillen tussen de beste en slechtste startmaand binnen elke strategie zijn verschillend, wat opnieuw wijst op het beter bestand zijn van het jack-up vessel tegen slecht weer.

69

34

1,472

33

1,47

32

1,468

31

1,466

30

1,464

29

1,462

28

1,46

27

1,458

26

Miljoenen

1,474

Standaardafwijking van de NPV (in €)

NPV (in €)

Miljarden

STRATEGIE 1: installatie met een jack-up vessel

Startmaand project Figuur 28 Invloed van startmaand op NPV - strategie 1

Figuur 28 toont dat april de beste startmaand is en dat de slechtste resultaten bekomen worden wanneer het project wordt opgestart in oktober. Het absolute verschil tussen deze twee waarden bedraagt € 8 840 146,00 en het relatieve verschil is 0,604%. De lijn op de figuur geeft de standaardafwijking weer, de spreiding die werd waargenomen over alle iteraties van de simulatie heen. We nemen waar dat de standaardafwijking een piek kent vanaf juni tot en met oktober. In deze maanden is de kans op een uitschieter, een hele grote of hele kleine net present value, dus groter. Aangezien de piek zich voordoet ter hoogte van de slechtste maanden, is de kans daar reëel dat de effectieve resultaten nog slechter zullen zijn dan de gemiddelde net present value die hier in de grafiek vermeld wordt.

70

50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35

1,43 1,42 1,41 1,4 1,39 1,38 1,37 1,36

Miljoenen

1,44

Standaardafwijking van de NPV (in €)

NPV (in €)

Miljarden

STRATEGIE 2: installatie met een floating vessel

Startmaand project Figuur 29 Invloed van startmaand op NPV - strategie 2

Figuur 29 toont dat april opnieuw het beste moment is om het project te starten. Starten in september heeft bij deze strategie de minst gunstige gevolgen betreffende de net present value. Het absolute verschil tussen deze twee waarden bedraagt € 46 657 070,00 en het relatieve verschil betreft 3,372%. Strategie 2 is dus merkelijk gevoeliger aan het wijzigen van de startmaand dan strategie 1. Hier toont ook de standaardafwijking beduidend grotere verschillen tussen de maanden onderling dan bij strategie 1 het geval was. Ook de absolute waarden van de standaardafwijking liggen veel hoger - de minimale standaardafwijking binnen strategie 2 is zelfs groter dan de maximale standaardafwijking binnen strategie 1. Dit wijst erop dat strategie 2 veel gevoeliger is voor uitschieters dan strategie 1. Hier volgt opnieuw een bewijs voor het feit dat strategie 2 het minst bestand is tegen disrupties als gevolg van ongunstige weersomstandigheden.

71

40 39

1,45

38

1,44

37

1,43

36 35

1,42

34

1,41

33 32

1,4

31

1,39

30

Miljoenen

1,46

Standaardafwijking van de NPV (in €)

NPV (in €)

Miljarden

STRATEGIE 3: installatie met een floating vessel dat bevoorraad wordt

Startmaand project Figuur 30 Invloed van startmaand op NPV - strategie 3

Figuur 30 geeft april als beste en oktober als slechtste startmaand weer. Het absolute verschil tussen deze maanden bedraagt €39 339 130,00 en het relatieve verschil is 2,777%. Ook voor strategie 3 wordt een piek in de standaardafwijking vanaf juni tot en met oktober waargenomen. Tijdens die periode bestaat er dus meer kans op een afwijkende net present value. De minimale en maximale waarde van de standaardafwijking liggen hier echter dichter bij elkaar dan bij strategie 2, wat duidt op het beter bestand zijn tegen ongunstige weerscondities. Conclusie Bovenstaande grafieken tonen aan dat voor alle installatiestrategieën, april de beste startmaand is in termen van net present value voor het referentieproject. Verder toont deze sensitiviteitsanalyse aan dat, indien mogelijk, het project beter niet van start gaat in de herfst- en winterperiode. Dan is de kans op een lagere net present value namelijk het hoogst en bovendien liggen de kansen op een afwijkende waarde, zowel in de positieve als negatieve zin, dan ook hoger.

10.2 Invloed van het aantal installatieschepen In deze sectie wordt de invloed van het aantal installatieschepen dat bij de funderingswerken wordt gebruikt, onderzocht. Tot nu toe werd er bij elke analyse van uitgegaan dat er slechts één installatieschip aanwezig was. Indien het aantal installatieschepen wordt verhoogd, zal de duurtijd van funderingswerken logischerwijs worden ingekort. Hiertegenover staat dat de kostprijs zal stijgen. In onderstaande sensitiviteitsanalyse wordt deze afweging onderzocht en wordt er nagegaan of het

72

een meerwaarde is om het aantal installatieschepen te laten toenemen. Aangezien deze schepen een heel grote kost met zich meebrengen en ze nog steeds schaars aanwezig zijn, wordt enkel de invloed van twee installatieschepen tegenover één vergeleken. Het aantal installatieschepen nog verhogen, zou niet realistisch zijn in de hedendaagse offshore context. Dit werd in samenspraak met de projectingenieur bij DEME besproken. De invloed van het aantal installatieschepen werd geanalyseerd door het referentieproject, voorgesteld in sectie 8.3, te laten uitvoeren met twee installatieschepen voor de funderingen. Dit werd voor elke strategie gedaan voor de beste en de minste goede startmaand, die reeds eerder werden bepaald in bovenstaande sectie 10.1. Voor elke simulatie werden opnieuw 5000 iteraties uitgevoerd en alle andere parameters werden constant gehouden. Deze analyse werd voor elke strategie afzonderlijk uitgevoerd. Onderstaande figuren geven de net present value van het project weer voor het gebruik van één of twee installatievaartuigen. Figuur 31 doet dit voor de beste startmaand binnen elke strategie, Figuur 32 voor de slechtste startmaand binnen elke strategie. Deze figuren tonen dat het gebruik van twee installatievaartuigen voor elke strategie tot een hogere net present value leidt. De relatieve verschillen, die worden getoond in Tabel 25, zijn eerder klein. Dit valt te verklaren door het feit dat de funderingswerken, wat kosten betreft,

slechts een beperkt deel uitmaken van de totale

projectactiviteiten. Verder geven deze grafieken opnieuw bewijs voor het ondermaats presteren van de tweede strategie, namelijk het installeren van de funderingen door middel van een floating vessel. Zelfs wanneer hiervoor twee installatievaartuigen worden ingezet, is de net present value lager in vergelijking met de andere strategieën waar slechts één installatievaartuig wordt gebruikt. Tussen de maanden onderling zijn er geen significante verschillen merkbaar.

73

Miljarden NPV (in €)

1,49 1,48 1,47 1,46 1,45 1,44 1,43 1,42 1,41 1,4 JUP april (1)

JUP april FLOATING FLOATING FLOATING FLOATING (2) april (1) april (2) WITH WITH SUPPLY SUPPLY april (1) april (2)

Miljarden

NPV (in €)

Figuur 31 NPV bij verschilend aantal installatievaartuigen - beste startmaand

1,48 1,46 1,44 1,42 1,4 1,38 1,36 1,34 1,32 JUP oktober (1)

JUP FLOATING FLOATING FLOATING FLOATING oktober september september WITH WITH (2) (1) (2) SUPPLY SUPPLY oktober oktober (1) (2)

Figuur 32 NPV bij verschilend aantal installatievaartuigen - slechtste startmaand

Procentuele verbetering April Oktober/September

JUP

FLOATING 0,693% 0,693%

FLOATING WITH SUPPLY 1,079% 1,046%

Tabel 25 Procentuele verbetering van de NPV bij meerdere installatievaartuigen

74

0,785% 0,926%

Om te onderzoeken wat de onderliggende oorzaak is van de stijging in de net present value, wordt nu meer in detail gekeken naar de duurtijd en de kosten. Onderstaande grafieken geven de duurtijd van de funderingswerken weer voor het gebruik van een verschillend aantal installatievaartuigen. Op beide grafieken is te zien dat de duurtijd bijna gehalveerd wordt wanneer van één naar twee installatievaartuigen wordt overgestapt. Er zijn opnieuw geen significante verschillen merkbaar

Totale duurtijd funderingen (in dagen)

tussen de verschillende startmaanden. Tabel 26 geeft de daling van de duurtijd in exacte cijfers weer.

140 120 100 80 60 40 20 0 JUP april (1)

JUP april FLOATING FLOATING FLOATING FLOATING (2) april (1) april (2) WITH WITH SUPPLY SUPPLY april (1) april (2)

Totale duurtijd funderingen (in dagen)

Figuur 33 Duurtijd funderingen bij meerdere installatievaartuigen - beste startmaand

250 200 150 100 50 0 JUP JUP FLOATING FLOATING FLOATING FLOATING oktober (1) oktober (2) september september WITH WITH (1) (2) SUPPLY SUPPLY oktober (1) oktober (2)

Figuur 34 Duurtijd funderingen bij meerdere installatievaartuigen - slechtste startmaand

Procentuele verschillen

JUP

FLOATING

FLOATING WITH SUPPLY

April Oktober/September

-49,74% -51,13%

-46,69% -45,17%

-48,30% -47,52%

Tabel 26 Daling in duurtijd funderingswerken bij gebruik meerdere installatievaartuigen

75

Wanneer we naar de duurtijd van het totale project gaan kijken (Tabel 27), zien we dat de totale daling het grootst is bij de tweede strategie. Dit is te wijten aan het feit dat, procentueel gezien, de duurtijd van de funderingen een groter aandeel uitmaakt van de totale duurtijd van het project aangezien de funderingswerken veel langer duren wanneer de tweede strategie wordt gehanteerd. Procentuele verschillen

JUP

FLOATING

FLOATING WITH SUPPLY

April Oktober/September

-8,51% -8,45%

-12,74% -14,22%

-10,04% -12,05%

Tabel 27 Daling in totale duurtijd van het project bij gebruik meerdere installatievaartuigen

Wanneer we de kostenzijde gaan observeren, zien we dat er binnen elke strategie een stijging in de totale variabele kosten waar te nemen valt. Deze stijging is iets groter wanneer we starten in de slechtste maand, aangezien er dan voor een langere periode een meerkost zal moeten worden

Miljoenen

Totale variabele kosten (in €)

betaald.

160 140 120 100 80 60 40 20 0 JUP april (1)

JUP april FLOATING FLOATING FLOATING FLOATING (2) april (1) april (2) WITH WITH SUPPLY SUPPLY april (1) april (2)

Figuur 35 Totale variabele kosten bij meerdere installatievaartuigen - beste startmaand

76

Miljoenen

Totale variabele kosten (in €)

180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 JUP JUP FLOATING FLOATING FLOATING FLOATING oktober (1) oktober (2) september september WITH WITH (1) (2) SUPPLY SUPPLY oktober (1) oktober (2)

Figuur 36 Totale variabele kosten bij meerdere installatievaartuigen - slechtste startmaand

Wanneer we echter de verandering in de totale variabele kosten (Tabel 28) gaan vergelijken met de verandering in de totale duurtijd van het project (Tabel 27), zien we dat de procentuele daling van de duurtijd groter is dan de procentuele stijging van de kosten. Dit is de reden waarom de net present value gestegen is. De kosten stijgen relatief gezien minder dan dat de duurtijd daalt. Deze meerkost kan dus op een eerder tijdstip verdisconteerd worden. Daarnaast is het totale project ook vroeger gedaan en kunnen de opbrengsten sneller geïnd worden. Al deze zaken zorgen ervoor dat de net present value hoger zal liggen bij het gebruik van een tweede installatievaartuig. Procentuele verschillen

JUP

FLOATING

FLOATING WITH SUPPLY

April Oktober/September

1,64% 1,99%

3,25% 6,47%

2,58% 4,36%

Tabel 28 Stijging in totale variabele kosten bij gebruik meerdere installatievaartuigen

Conclusie Uit deze analyse kan besloten worden dat het gebruik van een tweede installatievaartuig voor elke strategie resulteert in een hogere net present value. Dit is te wijten aan het feit dat relatief gezien, de kosten minder stijgen dan dat de duurtijd daalt. De projectmanager wordt dus steeds aangeraden om voor twee installatievaartuigen te opteren - indien er op dat specifiek moment budget en capaciteit op de markt voorhanden is.

77

10.3 Invloed van de capaciteit van het schip Een onderzoek naar de invloed van de capaciteit van het schip, is technisch gezien niet mogelijk. Dit bleek duidelijk uit mijn interview met de projectingenieur. In de meeste gevallen ligt de capaciteit van het schip vast en valt hier weinig aan te doen. Bovendien hangt de capaciteit ook sterk af van het ontwerp van de fundering. Naargelang het design van de funderingen, kan de capaciteit van de gebruikte schepen met twee funderingen verschillen. Omdat voor deze analyse te veel technische informatie nodig is om de resultaten betrouwbaar te maken, werd besloten om hier niet dieper op in te gaan. Echter, om na te gaan of de superioriteit van het jack-up vessel al dan niet te wijten is aan het feit dat dit schip een capaciteit van vijf funderingen heeft, terwijl de capaciteit van het floating vessel maar drie bedraagt, zal de capaciteit van de jack-up naar drie teruggedrongen worden. Het schip zal binnen deze analyse zijn capaciteit dus niet volledig benutten. Realistisch gezien zal een schip altijd voor een volledige capaciteitsbezetting opteren, maar binnen deze sensitiviteitsanalyse bleek dit een interessante onderzoeksvraag te zijn. De invloed van de capaciteit van het jack-up vessel werd geanalyseerd door het referentieproject, voorgesteld in sectie 8.3, te laten uitvoeren door een jack-up vessel met capaciteit drie. Alle andere variabelen met betrekking tot dit schip, zoals de prijs, bleven ongewijzigd. Dit onderzoek werd uitgevoerd voor de beste en slechtste startmaand voor strategie 1. De resultaten worden vergeleken met de resultaten van strategie 2 en 3 die reeds eerder in deze sensitiviteitsanalyse bekomen werden. Voor de simulatie werden opnieuw 5000 iteraties uitgevoerd en alle andere parameters werden constant gehouden. Figuur 37 en Figuur 38 tonen de net present value van de verschillende strategieën, voor respectievelijk de beste en de slechtste startmaand. We zien dat, zelfs met een gewijzigde capaciteit, het jack-up vessel er nog altijd ruimschoots bovenuitsteekt. De net present value bij een capaciteit van 3 funderingen ligt iets lager dan bij een volledige benutting van de capaciteit. Dit is een gevolg van het feit dat de funderingswerken nu iets langer zullen duren. Aangezien het jack-up vessel nog steeds het beste installatieschip is, bevestigt dit het feit dat dit schip het best bestand is tegen disrupties. De hoge net present value van dit schip was dus absoluut niet enkel te wijten aan de hogere capaciteit.

78

Miljarden

1,48 1,47 1,46

NPV (in €)

1,45 1,44 1,43 1,42 1,41 1,40 jack-up vessel capaciteit 5 (april)

jack-up vessel capaciteit 3 (april)

floating vessel (april)

floating vessel with supply (april)

Miljarden

NPV (in €)

Figuur 37 NPV bij gewijzige capaciteit jack-up - beste startmaand

1,48 1,46 1,44 1,42 1,4 1,38 1,36 1,34 jack-up vessel capaciteit 5 (oktober)

jack-up vessel capaciteit 3 (oktober)

floating vessel (september)

floating vessel with supply (oktober)

Figuur 38 NPV bij gewijzige capaciteit jack-up - slechtste startmaand

Onderstaande figuren geven de duurtijd van de funderingswerken weer. We zien dat de duurtijd gemiddelde gezien ongeveer acht dagen stijgt wanneer we slechts een capaciteit van drie gebruiken voor het jack-up vessel. Als gevolg van die langere duurtijd, zal de totale net present value iets lager liggen bij een capaciteit van drie funderingen.

79

Duurtijd funderingen (in dagen)

140 120 100 80 60 40 20 0 jack-up vessel capaciteit 5 (april)

jack-up vessel capaciteit 3 (april)

floating vessel (april)

floating vessel with supply (april)

Duurtijd funderingen (in dagen)

Figuur 39 Duurtijd funderingen bij gewijzige capaciteit jack-up - beste startmaand

250 200 150 100 50 0 jack-up vessel capaciteit 5 (oktober)

jack-up vessel capaciteit 3 (oktober)

floating vessel (september)

floating vessel with supply (oktober)

Figuur 40 Duurtijd funderingen bij gewijzige capaciteit jack-up - slechtse startmaand

Aangezien er aan de prijzen van het schip geen aanpassingen werden gedaan, is het niet nodig hiervan nog een grafiek weer te geven. Daar het variabele kosten betreft, zullen die logischerwijs iets gestegen zijn omdat deze in verhouding zijn met de duurtijd van de installatiewerken. De combinatie van een langere duurtijd en hogere kosten zorgen voor een lagere net present value bij een capaciteit van slechts drie funderingen. Conclusie Zelfs met een onderbenutting van zijn gehele capaciteit, zorgt het gebruik van een jack-up vessel nog altijd voor de beste net present value. Hier volgt het bewijs dat de superioriteit van het jack-up vessel

80

niet enkel een gevolg is van zijn hogere capaciteit, maar ook van zijn betere kwaliteit en werkbaarheid.

81

Hoofdstuk 11

Toegevoegde waarde van het model In dit hoofdstuk wordt de toegevoegde waarde van het model, ontwikkeld in deze onderzoeksopzet, besproken. De belangrijkste kenmerken van het model worden uitgelicht en de voordelen voor de projectmanager worden getoond. Een belangrijk voordeel van dit model is dat het voor zeer uiteenlopende projecten kan worden gebruikt. Verschillende parameters, zoals onder andere de grootte van het park, de discount rate, de voorspelde opbrengst, de samenstelling van de vloot… kunnen gewijzigd worden naargelang de projectspecificaties. Op die manier kan elke projectingenieur een realistische voorstelling van zijn project bekomen en wordt er een output voor dat specifieke project gegenereerd. Door het feit dat dit model erg projectspecifiek is, kan er gemakkelijk een scenario-analyse van verschillende opties worden uitgevoerd, zoals ook in deze thesis is gebeurd. In deze thesis werd het verschil getest tussen verschillende strategieën voor de installatie van de funderingen. Echter, op basis van dit model kunnen ook schepen voor andere activiteiten onderling vergeleken worden. Ook de impact van disrupties op verschillende combinaties van de vloot kan worden nagegaan. Binnen elk scenario kan bovendien het effect van een bepaalde variabele op de projectplanning worden nagegaan. Door het gebruik van een sensitiviteitsanalyse kan de projectmanager de impact van bepaalde projectkenmerken, zoals bijvoorbeeld de startmaand van het project, nagaan. Op die manier kan de projectingenieur zijn gekozen strategie optimaliseren door na te gaan wat de invloed van een bepaalde variabele is. Zo werd in deze thesis aangetoond dat, voor alle strategieën, april de optimale startmaand is. Dit model werd ontworpen in nauwe samenwerking met een projectingenieur van DEME. Daardoor werd er heel wat inzicht verworven in het constructieproces van offshore windmolenparken en zijn de data en assumpties die in dit model werden opgenomen, zeker realistisch en praktijkgetrouw. Daarnaast werd gewerkt met betrouwbare weersvoorspellingen die gegenereerd werden door een weersimulatiemodel en die ik verkregen heb via mijn begeleider, Louis-Philippe. Aangezien in een Monte-Carlo simulatie de betrouwbaarheid van de resultaten erg afhankelijk is van de accuraatheid

82

van de input, kan er besloten worden dat dit model accurate en realistische resultaten weergeeft. Dit werd trouwens bevestigd door de projectingenieur toen hij zag dat de bevindingen van dit onderzoek overeenkomen met wat in de praktijk wordt vastgesteld. Een laatste belangrijk voordeel van dit model is dat de net present value als objectief wordt gebruikt. Immers, bij grote constructieprojecten die enige tijd in beslag nemen, zijn financiële maatstaven van groot belang. Op basis van de net present value krijgt de ingenieur onmiddellijk een beeld over de kwaliteit van het voorgestelde project. Daarnaast bestaat er binnen dit model de mogelijkheid om zowel de kosten als de duurtijd verder te analyseren. De output van dit model genereert de kosten en duurtijd voor elke activiteit afzonderlijk, waardoor perfect kan worden nagegaan waar de oorzaak van een bepaalde NPV-waarde ligt. Alle zaken die van belang zijn tijdens de projectplanning, kunnen dus worden onderzocht.

83

84

Deel IV SLOTBESCHOUWING

85

Hoofdstuk 12

Conclusie In dit werkstuk werd nagegaan hoe de impact van disrupties tijdens de constructie van offshore windmolenparken, als gevolg van ongunstige weersomstandigheden, kan geminimaliseerd worden door de juiste samenstelling van de vloot te selecteren. Meer bepaald werd onderzocht wat de beste strategie is voor het installeren van de funderingen. Volgende drie strategieën werden onderling vergeleken: het gebruik van een jack-up vessel, het gebruik van een floating vessel en het gebruik van een floating vessel dat met funderingen bevoorraad wordt door transportschepen. Om deze analyse uit te voeren, werd een programma ontwikkeld dat het verloop van het constructieproces simuleert. Dit gebeurde in samenwerking met een projectingenieur bij DEME, om dit onderzoek zo realistisch en waarheidsgetrouw mogelijk te maken. Algemeen kan worden gesteld dat het installeren met een jack-up vessel op zowel kosten- als tijdsaspect de andere strategieën ruimschoots overtreft. Om zo min mogelijk hinder te ondervinden van ongunstige weersomstandigheden, moet de projectingenieur de voorkeur geven aan een jack-up vessel. Indien er toch gekozen wordt om een floating vessel te gebruiken, is dit altijd beter in combinatie met transportschepen. Op basis van het ontwikkelde model kan binnen elke strategie de impact van verschillende variabelen afzonderlijk worden nagegaan. Dit kan de projectingenieur helpen om de door hem gekozen strategie verder te optimaliseren.

86

Hoofdstuk 13

Richtlijnen voor verder onderzoek Het belang en potentieel van offshore windenergie is de laatste jaren toegenomen en zal in de toekomst zeker blijven stijgen. Onderzoek naar offshore windenergie, op alle aspecten, is dus essentieel. Voor zover we weten, bestaat er nog geen onderzoek naar de projectplanning van offshore windmolenparken. Deze thesis onderzocht hoe een robuuste, proactieve projectplanning kan worden opgesteld door de samenstelling van de vloot te wijzigen. Echter, dit onderzoek heeft nog enkele tekortkomingen die in toekomstig onderzoek zeker kunnen worden geanalyseerd. Zo wordt in dit model enkel rekening gehouden met de windsnelheid en de golfhoogte. Echter, voor schepen is ook de golfperiode van belang. Door binnen het model rekening te houden met de golfperiode, kunnen meer accurate en realistische resultaten bekomen worden. Voor de berekening van de net present value werden voor dit onderzoek enkel de constructiekosten in rekening gebracht, waardoor de net present value hoger ligt dan voor een realistisch project het geval zou zijn. Door het incalculeren van alle kosten die zich tijdens de plannings-, constructie- en operationele fase voordoen, zou een realistischer beeld voor de projectingenieur kunnen worden verkregen. Binnen deze onderzoeksopzet werd gefocust op de installatie van de funderingen. In verder onderzoek kan de impact van de vloot op andere activiteiten die deel uitmaken van het constructieproces worden geanalyseerd. Als laatste richtlijn voor verder onderzoek, wordt het veranderen van de opeenvolging van de activiteiten gesuggereerd. Zoals reeds in sectie 6.1 werd aangegeven, wordt de opeenvolging van de activiteiten volledig door de klant bepaald. De mogelijkheid om activiteiten gelijktijdig te laten plaatsvinden of om de constructiewerken voor bepaalde tijd stil te leggen, zou de analysemogelijkheden van dit model enorm uitbreiden.

87

88

Bibliografie AbouRizk, S. en Halpin, D. (1992). Statistical properties of construction duration data. Journal of construction engineering and management, 118(3):525-544. Arrain, FM. en Pheng, LS. (2002). The potential effects of variation orders on institution building projects. Facilities, 23(11):496-510. Ballestín, F. (2007). A genetic algorithm for the resource renting problem with minimum and maximum time lags. Lecture Notes in Computer Science, 4446:25-35. Bilgili, M., Yasar, A. en Simsek, E. (2011). Offshore wind power development in Europe and its comparison with onshore counterpart. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15:905-915. Bower, D. (2000). A systematic approach to the evaluation of indirect costs of contract variations. Construction Management and Economics, 18(3):263-268. Chan, DWM. en Kumaraswamy, MM. (1997). A comparative study of causes of time overruns in Hong Kong construction projects. International Journal of Project Management, 15(1):55-63. Chien, LK., Chiu, SY., Tseng, WC. en Chen, KH. (2013) Risk assessment of offshore wind farm construction. Deblaere, F., Demeulemeester, E. en Herroelen, W. (2011). Proactive policies for the stochastic resource-constrained project scheduling problem. European Journal of Operational Research, 214(2):308-316. Energy Information Administration (2013). International energy outlook 2013. Technical Report. European Wind Energy Association. (2009). Economics of wind energy. Technical Report. European Wind Energy Association (2011). Wind in our sails - The coming of Europe's offshore wind energy industry. Technical Report. European Wind Energy Association (2013). Where's the money coming from-financing offshore wind farms. Technical report. European Wind Energy Association (2015a). Wind in power-2014 European statistics. Technical Report.

VII

European Wind Energy Association (2015b). The European offshore wind industry - key trends and statistics 2014. Technical Report. Fahmy, A., Hassan, T. en Bassioni, H. (2014). What is dynamic scheduling? PM World Journal, III (V): 1-9. Goldratt, E. (1997). Critical chain. North River Press, Great Barrington, MA.

Herroelen, W., Van Dommelen, P. en Demeulemeester, E. (1997). Project network models with discounted cash flows a guided tour through recent developments. Eur J Oper Res 100:97-121.

Herroelen, W. en Leus, R. (2001). On the merits and pitfalls of critical chain scheduling. Journal of Operational Management,19:559-577.

Herroelen, W. en Leus, R (2004). The construction of stable project baseline schedules. European Journal of Operational Research, 156: 550-565.

Herroelen, W. en Leus, R. (2005). Project scheduling under uncertainty: Survey and research potentials. European Journal Of Operational Research, 165:289-306. Hsieh, T., Lu, S. en Wu, C. (2004). Statistical analysis of causes for change orders in metropolitan public works. Internation Journal of Project Management, 23(7):679-686. Jamal, F., Al-Bahar en Keith, C. (1990) Systematic risk management approach for construction projects. Journal of Construction Engineering and Management, 116:433-546. Kaiser, MJ. en Snyder BF. (2012). Offshore wind energy cost modeling: installation and decommissioning. London: Springer Kaiser, MJ. en Pulsipher, AG. (2008) A review and update of supplemental bonding requirements if the Gulf of Mexico. U.S. Deparmtent of Interior, Minerals Management Service, Herndon, VA. TAR No 600 Kerkhove, L.P. (2015). Optimised scheduling for weather sensitive offshore construction projects. Kiwase, G.J. (2012). Causes and effects of delays and disruptions in construction projects in Tanzania. Australian Journal of Construction Economics and Building, Conference Series, 1 (2) 52-59. KPMG (2010). Offshore wind in Europe. Energy and natural resource. Technical report.

VIII

Kuster, J., Jannach, D. en Friedrich, G. (2008). Extending the RCPSP for modeling and solving disruption managment problems. Appl Intell, 31:234-253.

Kwak, YH. en Ingall, L. (2007). Exploring Monte Carlo simulation applications for project management. Risk Management, 9: 44-57.

Lambrechts, O., Demeulemeester, E. en Herroelen, W. (2008). Proactive and reactive strategies for resource-constrained project scheduling with uncertain resouce availabilities. J Sched 11:121-136.

Möhring, R., Schulz, A., Strork, F. en Uetz, M. (2001). On project scheduling with irregular starting time costs. Operations Research Letters, 28(664):149-154.

Myhr, A., Bjerkseter, C., Agotnes, A. en Nygaard, T. (2014). Levelised cost of energy for offshore floating wind turbines in alife cycle perspective. Renewable Energy, 66: 714-728.

Nübel, H. (2001). The resource renting problem subject to temporal constraints. OR Spektrum, 23:359-381.

Scheisner, L. (2000). Life cycle assessment of a wind farm and related externalities. Renewable Energy, 20(3):279-288.

Söbel, M., Szmerekovsky, J.G. en Tilson, V. (2009). Scheduling projects with stochastic activity duration to maximize expected net present value. European Journal of Operational Research, 198(3):697-705.

Snyder, B. en Kaiser, MJ. (2009) Ecological and economic cost-benefit analysis of offshore wind energy. Renewable Energy, 34: 1567-1578 Sun, M. en Meng, X (2009). Taxonomy for change causes and effects in construction projects. International Journal of Project Management, 27:560-572 Sun, M. en Fleming, A. en Senratne, S. en Motawa, I. en Yeoh, ML. A change management toolkit for construction projects. Architectural Engineering and Design Management, 2(4):261-272. Trietsch, D. (2006). Optimal feeding buffers for projects or batch supply chains by an exact generalization of the newsvendor result. International Journal of Production Research, 44(4):627-637.

IX

Vanhoucke, M., Demeulemeester, E. en Herroelen, W. (2001). Maximizing the net present value of a project with linear time-dependent cash flows. International Journal of Production Research, 39:3159-3181. Van de Vonder, S., Demeulemeester, E. en Herroelen, W. (2008). Proactive heuristic procedures for robust project scheduling: an experimental analysis. European Journal of Operational Research, 189: 723-733. Wu, C., Hsieh, T. Lu, S., en Cheng, W. (2004). Grey relation analysis of causes for change orders in highway construction. Construction Mangement and Economics, 22(5):509-520. Wu, S.D., Storer, H.S., Chang, P.C., 1993. One-machine rescheduling heuristics with efficiency and stability as criteria. Computers and Operations Research 20 (1), 1–14.

Internetbronnen Artikel 14 van het KB van 16 juli 2002. Geraadpleegd op 2 mei 2015, via http://www.ejustice.just.fgov.be/cgi_loi/change_lg.pl?language=nl&la=N&table_name=wet&cn=200 2071639 Website

van

het

Belgian

Offshore

Platform,

geraadpleegd

op

14

maart

2015,

http://www.belgianoffshoreplatform.be/nl/publications Website van Belwind, geraadpleegd op 14 maart 2015, via http://www.belwind.eu/ Website van C-Power, geraadpleegd op 14 maart 2015, via http://www.c-power.be/nl Website van Noorzeewind, geraadpleegd op 15 maart 2015, via http://www.noordzeewind.nl/ Website van Nortwind, geraadpleegd op 15 maart 2015, via http://www.northwindenergy.eu/windmolenpark.php?lang=NL Website van Eneco, geraadpleegd op 15 maart 2015, via http://projecten.eneco.nl/prinsesamaliawindpark/ Website van redwave, geraadpleegd op 13 maart 2015, via http://www.redwave.nl/ Website van 4COffshore, geraadpleegd op 13 maart 2015, via http://www.4coffshore.com/ Website van Merriam Webster, geraadpleegd op 8 april 2015, via http://www.merriamwebster.com/dictionary/disrupt

X

via

Website van Oxford Dictionaries, geraadpleegd op 8 april 2015, via http://www.oxforddictionaries.com/definition/english/disruption Website van de Organisatie van Duurzame Energie, geraadpleegd op 1 maart 2015, via https://www.duurzameenergie.org/duurzame-energie

XI

XII

Appendix A. Interview met projectingenieur van DEME Kenneth Vannieuwenhuyse Fundering kan geplaatst worden door   

Jack-up : Innovation Vidar Seaway Heavy-Lift: Oleg Strashnov, Stanislav Yudin (monopile en jacket) Floating Crane: Svanen (enkel monopile funderingen) , Rambiz (enkel jacket funderingen)

Svanen            

Werkbaarheid afhankelijk van de golfhoogte en de golfperiode Svanen bestaat uit twee drijvende pontons met een brug daarover Hs: 1- 1.25 m Tz: 5- 6 s Twee sleepboten nodig voor het verplaatsen van de Svanen en ankers te leggen: 2 x € 7500 één sleeboot nodig die de paal vervoert: € 10.000 Traag transport Blijft on site Wordt bevoorraad Bij slecht weer: Hs > 2.5 m: schip moet terug naar haven Aanbrengen monopile + installatie: 12 uur Installatie transitiestuk: 12 uur

Jack-up   

 

Vaart zelf weg en weer Capaciteit: turbines van 6 MW: 4-5 funderingen, turbines groter dan 6MW: 3 funderingen Wordt steeds minder gebruikt: grond in de zee geraakt opgebruikt en de schepen brengen een steeds grotere kracht met zich mee. Heel grote kracht op de grond in de buurt van de molens, poten zakken diep in de grond. Kan voor gevaar zorgen. Goedkoop: 2 funderingen: €50.000 Duur: 5-6 funderingen: €200.000 - 250.000 (Innovation Vidar en Pacific Orca)

Seaway Heavy-Lift    

Zelf varende schepen Funderingen kunnen op het dek (3 funderingen) of kunnen ook aangevoerd worden (2 sleepboten) Yudin: € 300.000 Oleg Strasnov: €500.000

Assumpties  

Spread en personeel zit meestal vervat in het dagtarief, brandstof niet Crew werkt 24/24

Appendix A

 

Sleepboten kunnen werken naar de limieten van het belangrijkste installatieschip Yudin en Innovation: zelfde transporttijd, maar verschillend in het water: Yudin moet activiteiten volledig afronden, Innovation kan zijn activiteiten onderbreken.

Grote verschillen tussen Jack-up en Floating Crane Positionering  

Jack-up: preloaden: uit het water komen : 4-8 uur Floating: enkel anchor handling

Slecht weer  

Jack-up: kan blijven staan Floating: moet activiteit volledig kunnen afwerken: kijk dus naar het weather window!

Windgevoeligheid  

Jack-up : staat vast Floating: kraan gaat heen en weer

Opmerking: na dit interview ben ik blijven communiceren met de projectingenieur en kon in bijkomende vragen stellen om mijn datasets realistisch op te maken.

Appendix A