Innovaties testen om natuurvriendelijk ontwerp van offshore windparken te verbeteren

Het Joint-Industry Project (JIP) SPREE (Scour Protection for Ecological Enhancement), gefinancierd door TKI Offshore Energy, is een vergelijkende studie van breuksteen en Engineered Reef Units (ERUS) voor erosiebescherming, kabelkruisingen en CPS-stabilisatie.

Een consortium van twaalf partners werkte samen aan het project, waaronder Deltares, Wageningen Marine Research en Inspire Environmental, een Ventera Group. Innovators zoals Reefy, BAM, Holcim, Coastruction en Geowall leverden technologieën en units voor het testen. Boskalis ondersteunde inzichten in praktische installatieaspecten en LCA, terwijl RWE, Vattenfall en TenneT inzichten vanuit een operationeel perspectief leverden.

De SPREE-projectpartners werkten samen om meer inzicht te krijgen in:

• De hydraulische stabiliteit van ERUS als erosie- en secundaire bescherming voor monopaalfunderingen van offshore windparken;

• Het potentieel van ERUS om op duurzame wijze mariene habitatten en andere ecosysteemfuncties te bieden dankzij hun ontwerp, materiaalsamenstelling en productiemethode.

Tussen 2024 en 2025 hebben de SPREE-partners het potentiële gebruik van ERUS als functionele beschermingsunits onderzocht door middel van fysieke tests van hun installatie en hydraulische stabiliteit.

We valideren of deze ERUS'en niet alleen als add-ons kunnen functioneren, maar ook als geïntegreerde beschermingselementen. Het doel is om hun prestaties onder hydrodynamische krachten te beoordelen en hun potentieel te onderzoeken om conventionele materialen in offshore infrastructuur te vervangen. Deze multidisciplinaire aanpak stelt ons in staat om belangrijke vragen vanuit verschillende invalshoeken te benaderen.

Ioanna Saxoni, onderzoeker en adviseur bij Deltares

"We onderzoeken of deze ERUS'en niet alleen als aanvullende elementen kunnen fungeren, maar ook als geïntegreerde beschermingselementen. Het doel is om hun prestaties onder hydrodynamische krachten te beoordelen en hun potentieel te onderzoeken om conventionele materialen in offshore infrastructuur te vervangen. Deze multidisciplinaire aanpak stelt ons in staat om belangrijke vragen vanuit verschillende invalshoeken te benaderen“, aldus Saxoni.

”Uiteindelijk willen we ontwerpadviezen geven waarmee ingenieurs vanaf het begin met rif elementen kunnen werken, in plaats van uitsluitend te vertrouwen op oplossingen op basis van rotsen."

Het project was opgebouwd uit vier werkpakketten, gericht op: stabiliteit, onderzoek naar de haalbaarheid van installatie met behulp van bestaande marktapparatuur, levenscyclusanalyses inclusief koolstofemissies, en ecologische prestaties.

Hydraulische stabiliteitstests van ERUS

In werkpakketten 1 en 2 leidde Deltares de hydraulische stabiliteitstests van ERUS in zijn Atlantic Basin en Scheldegoot faciliteiten met behulp van schaalmodellen van de verschillende ERUS-ontwerpen. Het doel is om te achterhalen of de ERUS-elementen kunnen functioneren als zelfstandige beschermingselementen, op dezelfde manier als ballaststeen momenteel wordt gebruikt, of als onderdeel van dergelijke beschermingsontwerpen, bijvoorbeeld als bovenste laag van een erosiebescherming. Het team van ingenieurs van Deltares werd bij het uitvoeren van deze testreeks ondersteund door collega's van de consortiumpartners.

In totaal werden drie testcampagnes uitgevoerd om te beoordelen hoe ERUS zich in termen van hydraulische stabiliteit verhoudt tot conventioneel breuksteenmateriaal. De verschillende ERUS- en breuksteenmodellen van de innovators werden gebruikt in verkleinde lagen van erosiebescherming, CPS-stabilisatie en kabelbescherming rond vier monopalen in het testbasin van Deltares.

Tijdens de verschillende tests wisselde het team ontwerpaspecten en hydrodynamische omstandigheden af voor stormomstandigheden die representatief zijn voor stormomstandigheden die eens in de 50 tot 100 jaar voorkomen in de Noordzee en het westelijke deel van de Noord-Atlantische Oceaan. Aan de hand van de verkregen meetresultaten kon het team de optredende vervorming beoordelen en nagaan of ERUS als functionele beschermingselementen konden fungeren.

Het team beoordeelde ook het valgedrag van ERUS-elementen afzonderlijk en als groep wanneer ze in de waterkolom werden losgelaten. Samen met de inzichten van Boskalis kon het project zo de haalbaarheid analyseren van de installatie van ERUS met conventionele installatiemethoden voor valpijpvaartuigen.

Beoordeling van de milieu-impact van ERUS

In werkpakket 3 heeft het JIP-SPREE-team een LCA (Life Cycle Assessment) uitgevoerd om de milieu-impact van ERUS te beoordelen op basis van de ‘Milieu Kosten Indicator’ (MKI) en met name met betrekking tot CO2-emissies. Deze milieukostenindicator is een indicator met één score die de milieu-impact van een product of project in geld uitdrukt (bijvoorbeeld in euro's).

Door de benodigde inputs en processen in de verschillende levenscyclusfasen voor de twee producten te analyseren, maakt de MKI het mogelijk om te zien hoe ERUS zich verhoudt tot ballaststeen wat betreft hun milieu-impact, met name hun CO2-uitstoot. Verder helpt het om het optimalisatiepotentieel voor ERUS op het gebied van milieu-impact te identificeren, naarmate hun ontwerp verder wordt ontwikkeld naar hogere technologie-gereedheidsniveaus (TRL).

Evaluatie van natuur-inclusieve ontwerpaspecten

Werkpakket 4 werd geleid door Wageningen Marine Research (WMR). In dit werkpakket evalueerden de consortiumpartners de natuur-inclusieve ontwerpaspecten van ERUS en ballaststeen door deskundigen te raadplegen voor specifieke taxonomische groepen die in de Noordzee en het westelijke deel van de Noord-Atlantische Oceaan voorkomen. De evaluatie vergeleek verschillende ontwerpaspecten van ERUS en ballaststeen in termen van hun impact op ecosysteemfuncties (bijv. het creëren van habitatten of het bieden van beschutting). Deze evaluatie leverde locatie specifieke inzichten op in de mogelijkheden van ERUS en ballaststeen om ecosystemen te verbeteren.

Het werkpakket betrok ook deskundigen en belanghebbenden tijdens een online workshop om inzichten te genereren in vragen over ontmanteling. De partners en belanghebbenden hebben met name gekeken naar de implicaties van de ontmanteling van ERUS op basis van de impact ervan op ecosysteemfuncties. Deze inzichten kunnen van invloed zijn op de besluitvorming over het ontmantelingsbeleid en op toekomstig onderzoek en monitoring van de ecologische impact van ERUS.

Uiteindelijk streven we ernaar ontwerpadviezen te geven waarmee ingenieurs vanaf het begin met rif-units kunnen werken, in plaats van uitsluitend te vertrouwen op oplossingen op basis van rotsen.

Ioanna Saxoni, onderzoeker en adviseur bij Deltares

De projectresultaten zullen eind 2025 worden gepubliceerd in een openbaar rapport.

Video

Meer weten over het JIP-SPREE-project? Bekijk dan deze video met een korte samenvatting en enkele visuele indrukken van het werk dat het consortium heeft verricht.