Een stap dichterbij naar een nieuw en goedkoper type windmolenfundering

De komende jaren is een grote uitbreiding van offshore windcapaciteit voorzien. Door onder meer scheepvaartroutes, olie- en gasplatformen, visuele impact en ecologie, zal die groei echter steeds vaker ver van de kust moeten plaatsvinden in dieper water. De gebruikelijke monopalen die in de zeebodem worden geheid, zijn hier praktisch niet meer toepasbaar.

Gravity Based Structures (GBS) worden in de olie-en gassector al jaren toegepast en zijn naar verwachting veel beter geschikt voor dieper water. GBS is een draagconstructie voor windmolens die drijvend kan worden aangevoerd en vervolgens door ballasten wordt afgezonden. In een gezamenlijk onderzoeksproject met aannemers Van Oord en BAM en energiebedrijf RWE, onderzocht Deltares de toepasbaarheid van dit type fundering voor de offshore windindustrie.

Test set-up in Deltares Atlantic Basin

De testopstelling in Deltares’ Atlantic Basin. Een betonnen caisson (in oranje) met een diameter van ruim 30m geeft de stabiliteit aan de stalen funderingspaal (in geel). Twee verschillende bodembeschermingsontwerpen worden gelijktijdig getest.

Voordelen

Er zijn meer voordelen aan GBS-funderingen verbonden. Zo zijn voor de installatie geen dure grote kraanschepen nodig zoals bij monopalen, zodat hier op kosten kan worden bespaard. Daarnaast kan door het afzinken de installatie bijna geruisloos verlopen. Dat betekent minder onderwatergeluid dat mogelijk schadelijk kan zijn voor zeezoogdieren. Hierdoor kan de aanleg in elk seizoen doorgang vinden wat de planning van een offshore windpark aanzienlijk vereenvoudigt.

Bodembescherming

In de Atlantic Basin van Deltares is onderzoek gedaan, wat nieuwe kennis heeft opgeleverd. Zo hebben de proeven naar de benodigde bodembescherming rond de constructie aangetoond dat deze voor dit ontwerp te conservatief zijn. Ook kan het benodigde steenvolume gehalveerd worden en kunnen er kleinere stenen worden gebruikt. Dat betekent dat de kosten voor bodembescherming flink omlaag kunnen met deze nieuwe ontwerpregels.

Golfbelasting

Om het ontwerp verder te optimaliseren heeft Deltares tevens onderzoek gedaan naar de golfbelasting op de GBS-constructie. Op basis van de fysieke testen zijn diverse numerieke modellen gevalideerd, waardoor de kennis breed toepasbaar is voor diverse typen offshore constructies.

Geotechnische draagkracht

Naast de hydraulische aspecten spelen er ook interessante kennisvragen over het geotechnische gedrag van de ondergrond. Omdat deze constructies in een ondiep cunet rechtstreeks op de zeebodem worden geplaatst, is de draagkracht van de toplaag van de zeebodem maatgevend. Deze bovenste laag kan onder golfbelasting eventueel verweken, wat tot een verzakking van de fundering kan leiden. Om dit proces beter te begrijpen zijn schuifspanningsproeven uitgevoerd en is een nieuwe rekenmethodiek ontwikkeld.

FLOW

Dit GBS-onderzoek is onderdeel van het onderzoeksprogramma FLOW (Far and Large Offshore Wind energy, flow-offshore.nl). Dat het realiseren van windparken ver-op-zee (>50 km) wil versnellen door nieuwe, innovatieve technieken en Nederlandse bedrijven een leidende positie te verschaffen op de internationale markt voor offshore windparken.