Scherper inzicht in betere en kostenefficiënte windturbines

monopiles

Ongeveer 80% van de windturbines op zee staan op monopiles. Deze cilindervormige palen zijn ontworpen om de krachten en omgevingscondities te kunnen weerstaan. Hierbij speelt de interactie tussen grond en paal een grote rol.Binnen het project ‘Monopile Improved Design through Advanced cyclic Soil modelling’ (MIDAS), richten  Nederlandse onderzoekers en bedrijven zich op een verbeterde rekenmethode van deze monopaal-bodeminteractie. Zo willen ze slimmere en kostenefficiëntere ontwerpen mogelijk maken.

Monopiles zijn met een diameter tot wel 8,5 meter en 1.800 ton staal gigantisch. Misschien zijn ze wel te robuust ontworpen. "Dit komt omdat we onvoldoende weten van de precieze krachten op de steeds grotere palen en de interactie met de grond", zegt projectmanager Maxim Segeren van de TU Delft. "Daarom zitten in het ontwerp aannames en veiligheidsmarges. Daarin kunnen nog stappen worden gemaakt. Met de nieuw verworven kennis en de toepassing hiervan willen we deze constructies lichter en goedkoper maken."

Cyclische belasting

Samen met Deltares gaat de TU Delft de cyclische belasting van monopiles onderzoeken.
Het gaat hierbij bijvoorbeeld om continu schudden waardoor er vermoeiing kan ontstaan. De grond speelt een enorme rol bij de stabiliteit en een optimaal ontwerp van de paal. "We gaan de belastingen en de effecten nabootsen en daarmee computermodellen valideren. Dat is noodzakelijk als je het gedrag wil voorspellen bij variaties. Denk bijvoorbeeld aan grondcondities, paaldiameters en andere belastingen van onder andere windturbines. We geloven dat we hiermee palen lichter en ook korter kunnen maken."

Onderzoek en markt tezamen

De twee onderzoeksinstellingen werken nauw samen binnen het GROW R&D consortium met marktpartijen die offshore windparken bouwen en exploiteren. "Dat maakt dit project zo waardevol", zegt Segeren. "Een van de projectdoelen is dat de markt de nieuw opgedane kennis en resultaten zo snel in de praktijk kan brengen. Zijn er knelpunten, dan kunnen wij die direct in het project helpen wegnemen. Andersom beschikken wij in dit project over unieke en waardevolle data van onze projectpartners. Met die data uit de verschillende windparken kunnen we ons rekenmodel aanscherpen."

5% minder staal

Het onderzoeksproject moet in 2023 leiden tot wereldwijd unieke datasets, computersimulaties en rekenmethoden. Daarmee is het mogelijk om preciezere ontwerpen te maken met tot wel 5% minder staal. Ook de levensduur van de palen kan ermee worden vergroot. Het zou een potentiële besparing opleveren van miljoenen euro’s. "Dat is interessant voor elke marktpartij. Van dit onderzoek profiteert op termijn de windenergiesector in de hele wereld." Topconsortium Kennis en Innovatie (TKI) Wind op Zee jaagt met haar programmalijn ‘Kostenreductie en Optimalisatie’ innovatieve oplossingen zoals MIDAS aan. Vanuit de Hernieuwbare Energie regeling die de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) in opdracht van het ministerie van Economische Zaken & Klimaat uitvoert, is het project met subsidie ondersteund.

Geïnspireerd?

Dit project laat zien hoe multidisciplinaire partijen samen tot integrale oplossingen komen voor de energietransitie. Waarbij zowel traditionele innovatoren als nieuwe belanghebbenden en partners met elkaar samenwerken. Binnen de MOOI-regeling werken uiteenlopende consortia hun innovatieve integrale oplossingen uit. Hebt u een goed idee of wilt u uw expertise inbrengen bij dit soort consortia? Kijk op www.rvo.nl/mooi. Of neem contact op met RVO en/of TKI Wind op Zee.