Nel precedente articolo abbiamo parlato dell’importanza di una misurazione accurata del vento per una progettazione ottimale del parco eolico. Ma anche sott’acqua ci sono elementi che devono essere presi in considerazione quando si progettano le strutture di fondazione e cavi per ogni turbina eolica. Le onde e le correnti possono causare l’erosione del fondo marino intorno a una struttura fissa, un fenomeno chiamato setacciare.
La maggior parte del fondale marino del Mare del Nord è costituito da sedimenti di varie dimensioni, che consente il movimento continuo delle particelle del fondale marino causate da onde e correnti. Questo movimento cambia attorno a strutture fisse che lavano la sabbia da un lato fino a formare una fossa cava su questo lato della struttura. Questo non deve necessariamente essere troppo dannoso per la resistenza della struttura a seconda del suo design; una fondazione giacca multi-accatastato soffre meno di una singola fondazione monopile.
Di conseguenza, si dovrebbe evitare il più possibile una raschiatura di fondazione monopile. A differenza delle strutture di rivestimento, con fondazioni monopili il carico viene trasferito lateralmente dalla fondazione nella parte superiore del fondale marino che è quindi influenzato dall’effetto di raschiatura. La struttura totale della turbina, con una grande concentrazione di carico nella parte superiore, rende questo tipo di fondazione più suscettibile alla fatica causata dalla flessione della torre ad una frequenza simile alle variazioni d’onda. L’effetto di questo è un altro fattore che viene aumentato di setacciatura. Pertanto, lo scour è una delle principali preoccupazioni quando si progettano fondazioni di turbine eoliche offshore e dovrebbe essere adeguatamente affrontato per minimizzare l’effetto. Ci sono, tuttavia, anche diversi metodi per ridurre al minimo setacciare intorno alla fondazione stessa. Abbiamo elencato di seguito alcuni dei diversi metodi offerti dall’industria per prevenire la purga su fondazioni monopili.
Rock dumping
La strategia più comune fino ad oggi per prevenire i danni causati dalla purga è quella di posizionare pietre sul fondo marino intorno alle fondamenta. Inoltre, gli strati di roccia protettivi sono spesso posizionati su cavi array e / o export con lo stesso scopo. Boskalis Offshore fornisce, oltre a lavori di trasporto, installazione e cablaggio per parchi eolici offshore, questi servizi specializzati di scarico di roccia.
Prima dell’installazione delle fondazioni delle turbine eoliche, è possibile posizionare uno strato filtrante di protezione iniziale sul fondo marino in ogni posizione di fondazione. Dopo l’installazione delle fondamenta, è possibile fornire un’ulteriore protezione dall’erosione posizionando pietre più grandi, un cosiddetto strato di armatura, attorno alle fondamenta. Ciò fornirà una protezione ottimale contro l’erosione da onde e / o corrente. Le rocce sono selezionate in modo che la corrente aumentata attorno alla struttura non sia in grado di lavarle via. Il lavoro di protezione di perlustrazione è eseguito principalmente da navi fallpipe DP, di cui Boskalis possiede e gestisce due. Queste navi sono in grado di trasportare e posizionare con precisione grandi quantità di roccia su o intorno a strutture sottomarine a grandi profondità d’acqua. Lo strato filtrante di preinstallazione può essere posizionato attraverso il fallpipe della nave.
La stessa nave viene utilizzata per posizionare lo strato di armatura postinstallazione utilizzando l’unità di scarico laterale che consente l’uso di rocce di dimensioni maggiori e anche per installare lo strato vicino alla fondazione del monopile.
La roccia come protezione contro la purga è un metodo collaudato che è stato applicato in più progetti offshore. Una volta posizionato, la roccia sarà in grado di adattarsi ai cambiamenti dei livelli dei fondali marini e le depressioni che si verificano saranno riempite.
Di conseguenza, non si verificherà un errore progressivo. Questo è considerato un grande vantaggio per l’utilizzo di roccia. Inoltre, la roccia non si degrada; è ecologica e ha una lunga durata.
Alcuni esempi di progetti eolici offshore in cui Boskalis ha eseguito l’installazione di protezione per raschiatura:
• A ovest del parco eolico offshore di Duddon Sands
• Posizionamento di strati di filtri di protezione per raschiatura in 108 posizioni prima dell’installazione del monopile. Il materiale roccioso è stato spedito dalla Norvegia tramite bulk carrier a Holyhead e scaricato nella nave DP fallpipe direttamente dalla prima nave di un trasferimento da nave a nave.
• La seconda fase di installazione di roccia è stata eseguita quando le fondamenta e le turbine erano in posizione. La nave DP fallpipe installato 8-18 ” (20-45 cm) roccia armatura intorno alle 108 turbine tramite l’unità di scarico lato roccia appositamente costruito.
• Esportare la protezione dei cavi nei punti di attraversamento mediante l’installazione di strati di filtri e armature.
• Meerwind Offshore Wind Park
• Fase di pre-installazione: posizionamento di materiale filtrante da 1-5″ per 80 posizioni monopili.
• Fase post-installazione: armour rock (grading 100-700kg) è stato installato in 80 sedi di turbine eoliche, utilizzando l’unità di scarico laterale della nave DP fallpipe.
• DanTysk Offshore Wind
Installazione post-lay rock su tre posizioni in cui i cavi array attraversano un cavo di telecomunicazione. Inoltre, rock è stato installato per proteggere i cavi non sepolti presso la protezione perlustrazione vicino ai generatori di turbine eoliche.
• Parco eolico Anholt
Installazione di protezione per raschiatura su fondazioni di 42 WTG. Ogni fondazione consisteva di un 1-4 “strato filtrante con uno strato di armatura di 2-8” roccia sulla parte superiore. Modificare il flusso di corrente o modificare la forma della fondazione sul fondo del mare o modificare la materia materiale del fondo marino.
Rocce imballate
Lo scarico delle rocce non è l’unico modo per prevenire la purga. Altre soluzioni includono rocce in contenitori flessibili, sacchi a rete o sacchi posizionati per modellarsi attorno alla base della torre della turbina. I sacchi possono essere riempiti a basso costo onshore con qualsiasi materiale pesante, preferibilmente ecologico, in grado di resistere alla corrosione e all’erosione nel corso degli anni. Dopo la preparazione onshore possono essere portati in mare aperto in qualsiasi nave o pontone con attrezzi di coperta disponibili per abbassarlo o rilasciarlo sul fondo del mare. La manutenzione ai contenitori o ai sacchi può essere richiesta.
German NAUE GmbH & Co. KG è un esempio di un’azienda che ha sviluppato una soluzione di prevenzione della raschiatura mediante contenitori di sabbia geotessile. Il loro contenitore Secutex® Soft Rock Sand è realizzato in fibra di fiocco altamente robusta, specialmente geotessile Secutex ® non tessuto agugliato e viene riempito con sabbia. Il contenitore è flessibile e può adattarsi ai fondali marini variabili. Possono essere posizionati prima di impilare. La loro soluzione è stata utilizzata nel parco eolico offshore tedesco Amrumbank West.
Ridgeway Marine, con sede a Belfast, offre il concetto di un’unità filtrante, costituita da un sacchetto filtro in poliestere, composto al 61% da bottiglie riciclate e riempito di pietre, per la protezione contro lo sfregamento. I loro sacchetti filtro sono prodotti dalla giapponese Sumisho Kyowa Limited ed è stato utilizzato da MSS Engineering presso il parco eolico offshore di EDF Teesside. L’unità del filtro è una rete su misura robusta che ha una vita di 50 anni in acqua salina e un anello di sollevamento di un punto per spiegamento veloce ed accurato.
Tuttavia, se si rompono e rovesciano il loro contenuto in tempo, il materiale fornisce quasi la stessa protezione che sarebbe offerta dallo scarico della roccia, con l’eccezione che le rocce sarebbero più piccole e più facilmente spostate da forti correnti.
Derivati della gomma
Un altro metodo è attualmente in fase di sperimentazione, ma “uccide due piccioni con una fava”. Grandi quantità di pneumatici usati per camion e auto si trovano nelle discariche su quasi tutti i limiti della città. I metodi usuali di smaltimento producono una qualche forma di inquinamento o richiedono macchinari costosi. Ma collegandoli per formare catene di stuoie e posandoli sul fondo del mare si stanno dimostrando una forma di protezione a lungo termine e stabile a basso costo. I materiali degli pneumatici hanno il vantaggio di non degradarsi facilmente e quindi di non inquinare il mare.
Ironia della sorte il Gruppo Continental, una società che produce pneumatici per autocarri e auto nuovi, ha un metodo alternativo sviluppato da un prodotto che richiede quasi nessuna modifica. Una società membro del gruppo, il ContiTech Conveyer Belt Group, ha testato tappetini costituiti da un materiale di tipo nastro trasportatore, da 12 mm a 15 mm di spessore, presso l’Istituto Deltares nei Paesi Bassi con tempeste e flussi estremi simulati. Le stuoie ancorate con un diametro fino a 52m hanno dimostrato di mantenere intatto il fondo marino sotto le stuoie per fornire una soluzione stabile a lungo termine che, con superfici disegnate per promuovere il deposito di sabbia, incoraggia nuove forme di vita a stabilire.
Dick Hill