az előző cikkben a pontos szélmérés fontosságáról beszéltünk az optimális szélerőműpark kialakítása érdekében. De a víz alatt is vannak olyan elemek, amelyeket figyelembe kell venni az egyes szélturbina alapjainak és kábelszerkezeteinek tervezésekor. A hullámok és az áramlatok a tengerfenék erózióját okozhatják egy rögzített szerkezet körül, ezt a jelenséget súrolásnak nevezik.
az Északi-tenger fenekének nagy részét különböző méretű üledék alkotja, amely lehetővé teszi a hullámok és áramlatok által okozott tengerfenék részecskék folyamatos mozgását. Ez a mozgás a rögzített szerkezetek körül változik, amelyek a homokot az egyik oldalról mosják, amíg a szerkezet ezen oldalán üreges gödör képződik. Ennek nem feltétlenül kell túl károsnak lennie a szerkezet szilárdságára a kialakításától függően; a többrétegű kabát alapja kevesebbet szenved, mint egyetlen monopile alap.
ennek következtében a monopile alapozást a lehető legnagyobb mértékben meg kell akadályozni. A kabátszerkezetekkel ellentétben, monopile alapokkal a terhelést oldalirányban továbbítják a tengerfenék felső részén lévő alapból, amelyet ezért a súroló hatás befolyásol. A turbina teljes szerkezete, amelynek tetején nagy terheléskoncentráció van, az ilyen típusú alapokat hajlamosabbá teszi a torony hajlítása által okozott fáradtságra, a hullámváltozásokhoz hasonló frekvencián. Ennek hatása egy másik tényező, amelyet a súrolás növeli. Ezért a tengeri szélturbina alapjainak tervezésekor a kutak komoly problémát jelentenek, és a hatás minimalizálása érdekében megfelelően kell kezelni őket. Vannak, azonban, számos módszer is az alapozás körüli súrolás minimalizálására. Az alábbiakban felsoroljuk az ipar által kínált különféle módszereket a monopile alapok súrolásának megakadályozására.
Kőzetlerakás
a súrolás által okozott károk megelőzésének eddigi leggyakoribb stratégiája az, hogy köveket helyeznek a tengerfenékre az alapok körül. Ezen kívül védő kőzetrétegeket is gyakran elhelyezett tömb és / vagy export kábelek ugyanazt a célt. A Boskalis Offshore a tengeri szélerőművek szállítási, telepítési és kábelezési munkái mellett ezeket a speciális kőzetfejtési szolgáltatásokat is biztosítja.
a szélturbina alapjainak üzembe helyezése előtt a tengerfenéken minden alapozóhelyen egy kezdeti súrolásvédelmi szűrőréteget lehet elhelyezni. Az alapok beépítését követően további erózióvédelem biztosítható nagyobb kövek, úgynevezett páncélréteg elhelyezésével az alapok körül. Ez optimális védelmet nyújt a hullámok és/vagy áram okozta erózió ellen. A sziklákat úgy választják meg, hogy a szerkezet körüli megnövekedett áram ne tudja lemosni őket. A kutak védelmét leginkább a DP fallpipe hajók végzik, amelyek közül a Boskalis két tulajdonosa és üzemeltetője. Ezek a hajók képesek nagy mennyiségű kőzetet szállítani és pontosan elhelyezni a tenger alatti szerkezeteken vagy azok körül, nagy vízmélységben. A telepítés előtti szűrő réteg lehet helyezni a hajó fallpipe.
ugyanazt az edényt használják a telepítés utáni páncélréteg elhelyezésére az oldalsó lerakó egység segítségével, amely lehetővé teszi nagyobb kőzetméretek használatát, valamint a réteg felszerelését a monopile alaphoz közel.
a kőzet, mint a súrolás elleni védelem, bevált módszer, amelyet több offshore projektben alkalmaztak. Miután elhelyezték, a kőzet képes lesz alkalmazkodni a változó tengerfenék szintjéhez, és az előforduló mélyedések kitöltődnek.
ennek eredményeként progresszív hiba nem fordul elő. Ezt a kő használatának egyik fő előnyének tekintik. Ezenkívül a kőzet nem fog lebomlani; környezetbarát és hosszú élettartamú.
néhány példa a tengeri szélerőművekre, ahol a Boskalis végrehajtotta a súrolásvédelmi telepítést:
• Duddon Sands tengeri Szélerőműparktól nyugatra
• a súrolásvédelmi szűrőrétegek elhelyezése 108 helyen a monopile telepítés előtt. A kőzetanyagot Norvégiából ömlesztettáru-szállító hajóval szállították Holyheadbe, majd közvetlenül a hajó első hajójáról a hajóátvitelre engedték a DP fallpipe hajóba.
• a kőzetbeszerelés második fázisát akkor hajtották végre, amikor az alapok és a turbinák a helyükön voltak. A DP fallpipe hajó 8-18″ (20-45cm) páncélsziklát telepített a 108 turbina köré a célra épített rock side dump egységen keresztül.
• Dantysk tengeri szél
fektetés utáni kőzet telepítés három helyen, ahol a tömb kábelek keresztezik a Távközlési kábel. Ezenkívül sziklát telepítettek a Temetetlen kábelek védelmére a szélturbina generátorok közelében lévő súrolóvédelemnél.
• Anholt szélerőműpark
kutak elleni védelem telepítése 42 WTG alapokon. Minden Alapítvány állt egy 1-4 “szűrő réteg egy páncél réteg 2-8” szikla tetején. Változtassa meg az áram áramlását, vagy változtassa meg az alap alakját a tengerfenéken, vagy változtassa meg a tengerfenék anyagát.
csomagolt sziklák
a kőzet lerakása nem az egyetlen módja a súrolás megakadályozásának. Más megoldások közé tartoznak a rugalmas tartályokban lévő sziklák, hálózsákok vagy zsákok, amelyek a turbinatorony alapja körül öntik magukat. A zsákok alacsony költséggel tölthetők a parton bármilyen, lehetőleg környezetbarát, nehéz anyaggal, amely ellenáll a korróziónak és az eróziónak az évek során. A szárazföldi előkészítés után bármely hajóban vagy pontonban ki lehet vinni a partra, fedélzeti felszereléssel, hogy leengedjék vagy a tengerfenékre ejtsék. Szükség lehet a tartályok vagy zsákok karbantartására.
German NAUE GmbH & Co. A KG egy olyan vállalat példája, amely geotextília homoktartályok segítségével kifejlesztett egy súrolásmegelőzési megoldást. A Secutex GmbH Soft Rock Sand konténer készült rendkívül robusztus, vágott szál, speciálisan tűvel lyukasztott nem szőtt Secutex GmbH geotextília, és tele vannak homokkal. A konténer rugalmas és alkalmazkodik a változó tengerfenékhez. Ezeket a halmozás előtt lehet elhelyezni. Megoldásukat a német Amrumbank nyugati tengeri szélerőműparkban használták.
Belfast-alapú Ridgeway Marine kínál a koncepció egy szűrő egység, amely egy poliészter szűrőzsák, készült 61% – ban újrahasznosított palackok, és tele van kövekkel, súrolás védelem. Szűrőzsákjaikat a japán Sumisho Kyowa Limited gyártja, és az MSS Engineering használta az EDF Teesside tengeri Szélerőműparkban. A szűrőegység egy robusztus, testre szabott háló, amelynek élettartama 50 év sós vízben, valamint egy egypontos emelőgyűrű a gyors és pontos telepítéshez.
Ha azonban időben eltörnek és kiömlik a tartalmuk, az anyag majdnem ugyanolyan védelmet nyújt, mint amit a kőzetdömping biztosítana, azzal a kivétellel, hogy a kőzetek kisebbek lennének, és az erős áramlatok könnyebben mozgatnák őket.
Gumiszármazékok
egy másik módszer jelenleg tesztelés alatt áll, de ‘két legyet öl egy csapásra’. Hatalmas mennyiségű használt teherautó és személygépkocsi gumiabroncs található a szeméttelepeken szinte az összes városhatáron. A szokásos ártalmatlanítási módszerek valamilyen szennyezést okoznak, vagy drága gépeket igényelnek. De azáltal, hogy összekapcsolják őket szőnyegláncokkal és a tengerfenékre fektetik őket, hosszú távú és stabil védelmi formát jelentenek alacsony költséggel. A gumiabroncs-anyagok további előnye, hogy nem bomlanak le könnyen, ezért nem szennyezik a tengert.
ironikus módon a Continental csoport, amely új tehergépkocsi-és személygépkocsi-gumiabroncsokat gyárt, egy alternatív módszert fejlesztett ki egy olyan termékből, amely alig igényel módosítást. Egy csoporttag, a ContiTech Conveyer Belt Group 12-15 mm vastag szállítószalag típusú anyagból készült szőnyegeket tesztelt a hollandiai Deltares Intézetben szimulált szélsőséges viharokkal és patakokkal. A legfeljebb 52 m átmérőjű lehorgonyzott szőnyegek bizonyítottan sértetlenül tartják a szőnyegek alatti tengerfenéket, hogy stabil, hosszú távú megoldást nyújtsanak, amely a homoklerakódást elősegítő stílusú felületekkel új életformák létrehozására ösztönöz.
Dick Hill