Kiwa adviseert Van Oord bij 'gasbuis' in windturbines Noordzee

Onder de consortiumnaam Blauwwind bouwen Partners Group, Shell, Eneco, Mitsubishi/DGE en offshore-aannemer Van Oord momenteel voor de Zeeuwse kust bij Borssele aan de windparken Borssele III en IV. De windparken zijn naar verwachting operationeel vanaf begin 2021 en zullen dan jaarlijks het equivalent aan elektriciteitsverbruik leveren van 825 duizend huishoudens.Om de binnenkant van de windturbines te beschermen tegen corrosie, bedacht Van Oord een methode van kathodische bescherming waarbij HDPE-buizen worden gebruikt. De polymeerkennis van Kiwa kwam daarbij uitstekend van pas.

Offshore windparken in de Noordzee kust wekken nu al een flink deel van onze duurzame energie op. In 2019 stonden er voor de Nederlandse kust windmolens met een vermogen van in totaal ongeveer 1 gigawatt. In 2023 moet dat volgens het Energieakkoord voor duurzame groei minimaal 4,5 gigawatt zijn, goed voor 3,3 procent van alle energie in Nederland. Windmolens worden al tientallen jaren ingezet om energie op te wekken. De techniek van een windturbine mag dan ook met recht bewezen worden genoemd. Toch zijn ook bij windturbines nog altijd verbeteringen mogelijk, al is het maar omdat de turbines steeds groter en efficiënter worden.

Monopiles

Een mooi voorbeeld van zo’n verbetering komt uit de koker van offshore-specialist Van Oord. Als onderdeel van het consortium Blauwwind werkt Van Oord momenteel in het Windenergiegebied Borssele aan de windparken Borssele III en IV, waarbij het bedrijf tekent voor het ontwerp en de bouw van de funderingen van de windturbines. Deze fundering is een ‘monopile’, een gigantische stalen heipaal die vaak in water wordt toegepast bij bijvoorbeeld hoogspanningsmasten. En dus bij windturbines. De monopiles die gebruikt worden voor Borssele III en IV hebben een diameter variërend van zes tot acht meter.

Nieuwe toepassing HDPE

Om de binnenzijde van de stalen monopile te beschermen tegen corrosie wordt binnen in de fundering kathodische bescherming toegepast. Door het potentiaal van de monopile voldoende te verlagen, wordt deze kathode, en wordt de anodereactie die corrosie tot gevolg heeft, zeer sterk vertraagd. Om dit voor elkaar te krijgen, lopen er vanaf het kabelplatform van de windturbines koperen kabels 45 meter omlaag, naar de anodes. Om die koperen kabels te beschermen, wilde Van Oord een buis van High Density Polyetheen (HDPE) gebruiken als mantel. Een nieuwe toepassing dus van de oude vertrouwde HDPE-buis die tot dusver voornamelijk werd ingezet voor ondergronds transport van bijvoorbeeld gas of drinkwater.

‘Soms kom je tijdens de bouw voor verrassingen te staan en blijkt hetgeen je hebt bedacht op papier niet werkbaar in de praktijk’, vertelt engineering manager Tijmen Smolders van Van Oord. ‘Omdat de bouw van het windpark al in een vergevorderd stadium was, hadden we weinig tijd om met nieuwe technieken of materialen te experimenteren. We hebben daarom gezocht naar bestaande materialen, die voldoende robuust, toch flexibel en gemakkelijk te installeren zijn en bestand zijn tegen een “agressief” milieu als de Noordzee.’

Polymeerkennis Kiwa

Voor een specialistisch technisch oordeel op deze toepassing van HDPE zocht Van Oord contact met Kiwa. ‘In tegenstelling tot metaal kun je bij een kunststof als HDPE aan de hand van kortdurende proeven niks zeggen over het langeduurgedrag’, aldus Kiwa-materiaalkundige Ernst van der Stok. ‘HDPE is namelijk een zogenaamd visco-elastisch materiaal en ook sterk temperatuurafhankelijk. Voor de beoordeling hebben we de berekeningen van Van Oord waar nodig gecorrigeerd. Daarnaast hebben we gekeken of vermoeiing een faalmechanisme zou kunnen zijn. Tenslotte hebben we uitleg gegeven over de goede weerstand van HDPE tegen zeewater.’ De terugkoppeling en adviezen van de experts van Kiwa Technology gaven Van Oord voldoende vertrouwen om de HDPE-leiding toe te passen. Bij de bouw van het windpark zijn inmiddels de eerste mantelbuizen van HDPE geïnstalleerd.

Meer info

Kijk voor meer informatie over de realisatie van het windpark op de website van Blauwwind.nl.

Figure 1: De binnenkant van de fundering van een windmolen. In de oranje HDPE-buis bevinden zich de kabels voor de kathodische bescherming.