Unieke subsea kabels met lengtes tot 24 kilometer!
Om aan de sterk toenemende vraag naar transportcapaciteit in de offshore windenergiesector te voldoen, bouwde TKF in de Groningse Eemshaven in een recordtijd een 24.000 m2 grote high-tech fabriek. Deze is volledig ingericht voor de productie van zogeheten inter-array kabels, waarmee een betrouwbare onderlinge verbinding tussen windmolens en onderstations op zee gerealiseerd kan worden. Alles in de fabriek is state-of-the-art en dat geldt dus ook voor het laagspanningsgedeelte, de hard- en softwaresystemen en de netwerken die door EKB zijn verzorgd. Inmiddels is de productie van inter-array kabels met een uniek ontwerp op gang gekomen op een van de meest geavanceerde productielocaties ter wereld!
“Wij waren al vroeg in de ontwerpfase nauw bij het ontstaan van de nieuwe TKF-fabriek betrokken,” vertelt Michiel de Lange, Algemeen Directeur van EKB. “Ook bij hun kabelfabriek in Lochem hebben wij, nu alweer 10 jaar geleden, de fabrieksautomatisering voor onze rekening genomen. TKF en wij kennen elkaar dus goed en we weten wat we aan elkaar hebben. Onze opdracht bij dit ambitieuze nieuwe project in de Eemshaven was meerledig. De installaties moesten van stroom worden voorzien, waarvoor we al in 2022 met TKF om de tafel zaten om te kijken naar het ontwerp van de laagspanningsinstallaties. Maar dat was slechts één van de vele uitdagingen die dit project voor ons in petto had. Want ook voor het aansturen van alle machines met PLC’s was het aan ons om de architectuur te ontwikkelen en hetzelfde gold voor het zo belangrijke safety system. In de hele fabriek hebben we een dedicated netwerk met bovenliggende besturingslaag aangelegd, alsmede het SCADA systeem om de fabriek als geheel aan te sturen. Kortom, dit was een prachtige, maar ook zeer complexe en omvangrijke klus met veel verschillende technische en organisatorische uitdagingen.”
Imposante fabriek
De nieuwe TKF-fabriek in Eemshaven heeft een oppervlakte van 24.000 m2 en een productiecapaciteit van 1.200 kilometer zeekabel per jaar. Het totale terrein van de productievestiging omvat zeven hectare. Voor de bouwkundige realisatie tekende de bouwcombinatie Dura Vermeer en Friso Bouwgroep waarbij, mede dankzij de inzet van EKB een state-of-the-art fabriek is verrezen die is uitgerust met de nieuwste technologieën en innovaties. Hiermee is TKF in staat om unieke, robuuste en duurzame kabels te produceren zonder het gebruik van de binnen deze wereld bekende traditionele materialen als lood en bitumen. Het nieuwe, zogeheten ‘dry design’ ontwerp van de subsea kabels zorgt voor een enorme efficiencyslag en kostenbesparing bij klanten van TKF, die hierdoor in staat zijn om duurzamer, efficiënter en met minder risico te installeren. Ook garanderen de kabels, die volledig recyclebaar zijn, een minimale belasting voor het marine ecosysteem en het milieu. De nieuwe fabriek is specifiek voor de productie van deze nieuwe generatie subseakabels gebouwd, waarbij de strategische ligging aan de zware ladingskade van de Brouwershaven in Noord-Oost Groningen uiteraard geen toeval is. Door te kiezen voor deze locatie bevindt de fabriek zich zo dicht mogelijk bij open zee wat specifieke distributievoordelen biedt. De kilometerslange zeekabels nemen immers flink wat volume in beslag, maar vertegenwoordigen ook een indrukwekkend gewicht. 100 kilo per meter wel te verstaan zodat het totaalgewicht van een 24 kilometer lange kabel maar liefst 2.400 ton bedraagt. Vanuit de fabriek kunnen de kabels dan ook direct op het schip van de opdrachtgever geladen worden.
EKB-brede aanpak
“Dit complexe en omvangrijke project vereiste een ‘EKB-brede aanpak’, waarbij engineers met verschillende achtergronden en expertises waren betrokken,” vertelt Ernstjan Grosman, Solution Architect bij EKB. “Los van de technologische uitdaging lag er ook een grote druk op de planning omdat men de fabriek uiteraard zo snel mogelijk operationeel wilde hebben. Er is dan ook zo vroeg mogelijk gestart met de bouw en terwijl de aannemers volop aan het bouwen waren, waren wij het ontwerp van de productiesystemen en de hard- en software al aan het finetunen. Ook hadden de EKB engineers al vanaf het begin intensief contact met de leveranciers van de productiesystemen. Dit om machines en besturingen optimaal op elkaar te kunnen afstemmen, wat het programmeren en testen zou versnellen.”
4x 2.500 kV-4.000 A
Alhoewel verschillende werkzaamheden parallel verliepen en zowel op locatie, bij de machinefabrikanten als bij EKB vestigingen werden uitgevoerd, had het aanleggen van de laagspanningsinstallatie een hoge prioriteit. Zonder spanning is er immers niet op locatie te testen terwijl EKB hier zo snel mogelijk wilde beginnen. “De fabriek heeft meerdere productielijnen zodat we het ontwerp van het laagspanningssysteem hebben opgedeeld in vier installaties van elk 2.500 kV en 4.000 Ampère,” aldus Henri Antoine, Commercieel Manager bij de EKB vestiging in Drachten. “De vier laagspanning verdeelsystemen zijn van het fabricaat Eaton Tabula waarvoor EKB al ruim 45 jaar licentiebouwer is. De uitrijdbare vermogensschakelaars zijn van het type MasterPacT van Schneider Electric, waarnaast een energie monitoring systeem van Siemens (PAC 3220 op profinet) is geïnstalleerd. Als Siemens Alpha+ Partner hebben we voor de onderverdelers gekozen voor Siemens Alfa 3200 systemen. Door in de ontwerpfase gebruik te maken van het SIMARIS Design-configuratietool konden we vrij snel de eerste opzetten realiseren. In totaal zijn er 18 stuks Alfa 3200 systemen gebouwd die niet alleen de stroomvoorziening van de machines op de werkvloer verzorgen, maar ook van de gebouw gebonden installatie, de UPS en de noodverlichting.”
Tijdelijke server-oplossing
“Terwijl de bouw nog in volle gang was werden de eerste machines al geïnstalleerd,” vertelt Rolf Soeten, CIO bij TKF. “Dat gold echter niet voor de server, want daarvoor moest eerst de serverruimte klaar zijn. We wilden echter wel zo snel mogelijk gaan testen teneinde in een zo vroeg mogelijk stadium eventuele problemen te ontdekken en op te lossen. Dus hebben we in samenspraak met EKB een tijdelijke serveroplossing bedacht. Elke week zaten we bij elkaar om te kijken welke stappen we konden nemen en welke noodzakelijk waren. Daardoor liepen we vooruit op de planning. De tijdelijke server betekende dat we daarop de AVEVA software konden draaien met de eerste SCADA terminals in de fabriek zodat de communicatie tussen de Master PLC en de machinebesturingen/PLC’s getest kon worden. Dit uiteraard om tijd te winnen. Omdat EKB ook onze fabriek in Lochem heeft geautomatiseerd hebben we die ervaring kunnen gebruiken om bepaalde dingen makkelijker te transponeren naar de nieuwe fabriek. Hier passen we echter veel nieuwere hard- en software toe waardoor er ook meer ruimte was voor nieuwe ideeën en nieuwe functionaliteiten.”
Redundant netwerk
“Voor een betrouwbare communicatie is een MRP Ring netwerk aangelegd en is er middels RSTP+ een redundante netwerkverbinding tussen OT en IT mogelijk gemaakt,” zegt Ernstjan Grosman over de netwerkarchitectuur. “De meeste machines maken gebruik van Siemens PLC’s, waarvan uit de S7 familie verschillende typen zijn toegepast. De PLC’s zijn gekoppeld via een Siemens Scalance Ring netwerk met een bovenliggende besturing die alle machines veilig in- en uitschakelt. Een extra uitdaging vormde het feit dat de devices van de door de machinebouwers geleverde machines niet altijd via twee netwerken en met alle toegepaste protocollen konden werken. Dit hebben we opgelost door netwerk segmentatie toe te passen.”
Windows-based
“De in productie zijnde subsea kabel doorloopt verschillende productiefasen waarbij er interfaces zijn toegepast tussen machine PLC’s en Master PLC’s waarmee onder meer ook de snelheden nauwkeurig op elkaar worden afgestemd,” vervolgt Ernstjan Grosman. “Ook moeten machines binnen een cluster exact op hetzelfde moment starten teneinde geen ongewenste spanningen in de ‘kabel in wording’ te creëren. Qua software wordt gebruikgemaakt van een Siemens TIA Portal en een AVEVA System Platform met een AVEVA Operational Management Interface (OMI), AVEVA Historian & AVEVA Historian Client en AVEVA Recipe Management. De AVEVA software maakt gebruik van Windows operating systemen en Windows SQL Server database software.”
Naadloze wissel
“Na het uitvoerig testen met de tijdelijke server doemde uiteraard de vraag op: wat gaan we doen als de serverruimte klaar is en de definitieve server er staat?” aldus Rolf Soeten, die hiermee een interessant vraagstuk aansnijdt. “Normaal gesproken leg je de fabriek dan stil een ga je alles overzetten. Dat duurt meestal ongeveer een week, maar dat vonden we te lang. Dat moest echt sneller. Dat hebben we samen met EKB opgelost door parallel het nieuwe systeem te installeren, software erop te zetten en dit eerst te testen. Ook is gedurende de migratie de definitieve IT<>OT netwerkverbinding gemaakt (RSTP+). Dit vereiste vooral de nodige flexibiliteit van de EKB-technici, die het voor elkaar hebben gekregen om tijdens een korte stop in het weekend de switches uit te wisselen.”
Uniek bedrijf
“TKF is wereldwijd zeer succesvol met haar subsea kabels,” benadrukt Michiel de Lange. “Dat heeft vooral met de innovatieve opbouw van de kabels te maken. Het is een uniek concept dat los van de milieutechnische voordelen er ook voor zorgt dat de aansluittijd bij de windmolens met deze kabels kan worden verkort wat resulteert in lagere montagekosten. Daarnaast blijft TKF innoveren. Zo worden er op dit moment onder andere dynamische kabels ontwikkeld die gebruikt gaan worden voor drijvende windmolenparken op zee.”
”Vooral de betrouwbaarheid van de fabriek die volgens een innovatief ontwerp is gerealiseerd, is cruciaal,” vervolgt de Lange. “Er mag niets misgaan tijdens de productie want dan kun je onmiddellijk kilometers kabel weggooien. We hebben dus ook een 24/7 service level agreement met TKF. We kunnen in dat kader inloggen op de systemen van TKF voor remote ondersteuning. Ook kunnen we zeer snel ter plaatse zijn bij storingen.”
“Het project is zeer geslaagd,” zegt Rolf Soeten tot slot. “We hebben heel prettig en heel intensief samengewerkt met mensen van EKB, architecten, aannemers en onderaannemers wat erin heeft geresulteerd dat deze complexe fabriek in een recordtijd is gerealiseerd. We zijn om het succes te vieren met alle betrokkenen bij dit project een avondje uit geweest. Dat hadden we verdiend, want met z’n allen hebben we een ongelooflijk knappe prestatie geleverd. Deze nieuwe TKF-fabriek in Eemshaven is mede daardoor uniek in de wereld.”
