Stormen, zeemijnen en zandduinen maken bodemonderzoeken voor nieuw windpark op zee grote uitdaging

Er is misschien nog weinig van te zien, maar het voorbereidende werk voor windpark Hollandse Kust Zuid 1 & 2 is in volle gang. De komende jaren bouwt Vattenfall voor de kust van Den Haag en Noordwijk een windpark dat 1 tot 1,5 miljoen huishoudens van groene stroom kan voorzien. Tot aan de zomer werken tientallen onderzoekers dag en nacht op de Noordzee om zoveel mogelijk te weten te komen over de locatie waar het windpark moet verrijzen. Met hightech apparatuur scannen ze onder water naar bommen en scheepswrakken en brengen ze de zeebodem in kaart. Daarbij krijgen ze met verschillende uitdagingen te maken. 

De werkzaamheden begonnen in februari, waarna de stormen Freya en Gareth al snel roet in het eten gooiden. De 2 onderzoeksboten, met in totaal dertig bemanningsleden aan boord, moesten daardoor noodgedwongen aanmeren in de Scheveningse haven. “Het is natuurlijk erg vervelend om meteen in het begin zulk slecht weer te hebben, maar je kunt er weinig aan doen”, zegt Daniel Jenkins, projectmanager bij Bibby HydroMap, dat de geofysische onderzoeken uitvoert. “De vaartuigen zijn wel gebouwd op ruigere weersomstandigheden, maar de apparatuur is erg gevoelig. We weten dat als we tijdens slecht weer data verzamelen, deze van onvoldoende kwaliteit is. Dat is gewoonweg geen optie.”

Dat de Noordzee niet altijd de beste (weers)omstandigheden biedt voor bodemonderzoeken was al bekend, vertelt Aidan Marchand, die vanuit Vattenfall de technische uitvoering van het project overziet. “Daarom hebben we in onze oorspronkelijke planning al rekening gehouden met een aantal weken waarin we geen data kunnen verzamelen.” Vanwege het onstuimige weer moeten de onderzoeksboten het maximale halen uit de rustige periodes, om zo de achterstand in te halen. Jenkins: “De bemanning verzamelt 24 uur per dag data, ook ’s nachts dus. Op deze manier maken we optimaal gebruik van de momenten dat het weer goed is.”

Sonar en bodemmonsters
Tot augustus wordt de zeebodem onderzocht door middel van scanapparatuur die niet verstorend werkt voor de omgeving, gevolgd door het verzamelen van grondmonsters. Naast de geofysische onderzoeken door Bibby HydroMap, voert Fugro geotechnische onderzoeken uit. Marchand legt het verschil uit. “Het geofysische onderzoek maakt vooral gebruik van scansensoren die in het water worden voortgesleept. Zo wordt een beeld gevormd van de zeebodem en welke objecten zich daar bevinden. Dit is belangrijk voor de volgende stap: de geotechnische onderzoeken, waarbij Fugro in de zeebodem boort en monsters neemt om de samenstelling en sterkte van de zeebodem te bepalen.” De onderzoeksresultaten worden gebruikt om de meest efficiënte funderingen voor de windmolens te ontwerpen, evenals de route van de kabels die onder het zand worden begraven.

Van mijn tot vliegtuigbom
De Noordzee herbergt veel sporen uit de geschiedenis. Explosieven zijn er dan ook in vele soorten en maten te vinden. Tijdens beide wereldoorlogen zijn er talloze zeemijnen gedropt, waarvan nog geen kwart is opgeruimd na de Tweede Wereldoorlog. Hollandse Kust Zuid bevindt zich net ten noorden van de belangrijkste aanvliegroute van de geallieerden. Het kwam regelmatig voor dat vliegtuigen in zee neerstortten of hun bommen te vroeg loslieten, waarna ze op de zeebodem terechtkwamen. Op de Noordzee vonden bovendien gevechten plaats, veelal tussen vliegtuigen van de geallieerden en Duitse schepen. Niet zelden misten torpedo’s, bommen, raketten en kanonnen hun doel en eindigden in zee. Schepen die waren geraakt zonken naar de bodem. In latere tijden kwamen niet gesprongen explosieven (NGE) regelmatig in visnetten terecht, waarna ze weer overboord werden gegooid. Dit gebeurde vaak in de buurt van bekende scheepswrakken, die vissers sowieso al meden vanwege het risico voor hun netten.   

“Het is relatief eenvoudig om scheepswrakken vast te stellen”, zegt Jenkins. “Voor NGE is dit lastiger. Wij maken een lijst van objecten, waarin we de magnetische kenmerken, grootte, vorm en diepte ervan opnemen. Een gespecialiseerd bureau analyseert vervolgens deze data.” De volgende stap is het onschadelijk maken van explosieven. Marchand: “De data delen we met de kustwacht, die de Koninklijke Marine inschakelt om de NGE te ruimen.” Veel scheepswrakken zijn al opgenomen op navigatiekaarten, maar door sterke stromingen kunnen deze verplaatst of begraven zijn. Soms wordt ook de hulp van archeologen ingeschakeld. 

Zandduinen voorspellen
Het in kaart brengen van wrakken en explosieven is slechts een deel van de onderzoeken. Voor een optimaal ontwerp van het windpark – specifiek de fundering en bekabeling – is het nodig zoveel mogelijk data te vergaren. Dankzij het relatief ondiepe water en de zanderige ondergrond is de Noordzee een prima locatie voor het windpark. Wel zijn er een aantal zaken die de aandacht vragen. “De mobiele zandduinen op de bodem van de zee maken de realisatie van het windpark complex”, vertelt Marchand. “Op bepaalde plekken is sprake van een mobiele laag zand van soms wel vier meter dik. Deze zandduinen verplaatsen zich, wat vooral in de toekomst tot problemen kan leiden. Niet zozeer voor de funderingen, die zijn wel bestand tegen een veranderende zeebodem. Maar kabels liggen doorgaans een tot drie meter diep onder de zeebodem en we willen niet dat deze bloot komen te liggen.” De oplossing ligt in de voorspellingskracht van hightech modellen. “Deze kunnen het gedrag van de zandduinen voor langere tijd voorspellen, waardoor we hier in het ontwerp van de kabelroutes rekening mee kunnen houden.”

Zandduinen omzeilen
Jenkins wijst op een andere uitdaging die de zandduinen met zich meebrengen: de apparatuur kan een zandbank schampen, wat kan leiden tot gaten in de dataverzameling. “De boten varen met zo’n negen kilometer per uur. Als er ineens een grote zandbank opdoemt, is dat een risico voor de apparatuur, die vaak een paar honderd meter achter de boot in het water sleept. We willen de sonar het liefst zo dicht mogelijk boven de zeebodem houden. En op gelijke hoogte, zodat de dataverzameling constant is. We hebben een Remotely Operated Towed Vehicle (ROTV) aan boord die de bodem scant en automatisch ingrijpt als er een zandduin is. Maar er zijn momenten waarop dit niet zo goed werkt, dan moet je de apparatuur handmatig aanpassen. We moeten dus constant scherp zijn hierop.”

Dat laatste geldt ook voor de hoge golven die zo kenmerkend zijn voor de Noordzee. Hierdoor moeten onderzoeksboten Bibby Athena en Bibby Tethra soms flink afwijken van de vaarlijn om ervoor te zorgen dat de apparatuur onder water wél de beoogde lijn volgt.

Hightech uitrusting
Met een lengte van nog geen dertig meter zijn de vaartuigen wendbaar en gebouwd voor het onderzoeken van grote gebieden. Dankzij het Small Waterplane Area Twin Hull (SWATH) design, zichtbaar in de karakteristieke romp van Bibby Athena en Bibby Tethra, kunnen ze de onstuimige zee met gemak trotseren. Verder zijn de boten uitgerust met een A-frame die de apparatuur te water laat, een speciaal ontworpen platform om de apparatuur weer aan boord te halen en een indrukwekkende verzameling hightech onderzoeksapparatuur. Het verzamelen en bewaren van data gebeurt veilig dankzij camera’s aan dek, gekoelde en geluidsdichte units waarin de data wordt bewaard, en noodstroomvoeding. Aan boord is plek voor zestien personen, die gebruik kunnen maken van moderne gemakken als airconditioning en satelliet tv. Elke tien dagen komen de boten aan in de haven van Scheveningen om voorraden bij te vullen of van bemanning te wisselen.

Ogen en oren aan boord
Aan boord van de boten vaart ook een vertegenwoordiger van Vattenfall mee. “Wij zijn de oren en ogen van Vattenfall”, zegt Tom Gray van East Point Geo, een adviesbureau van on- en offshore geo-projecten. Vanuit hun expertise kunnen de vertegenwoordigers de uitvoering van de bodemonderzoeken goed beoordelen.  Gray wijst erop dat de werkzaamheden niet alleen technisch heel complex zijn, maar bovendien worden uitgevoerd in een hoog-risico-omgeving. “De vertegenwoordigers zien erop toe dat alle procedures veilig en correct worden uitgevoerd. Daarnaast is het een werkomgeving waar de crew en de onderzoeksteams onder behoorlijke druk werken. We houden daarom in de gaten of spanningen niet teveel oplopen bijvoorbeeld.” Als Bibby Athena en Bibby Tethra vanwege slecht weer in de haven zijn, zien de vertegenwoordigers van East Point Geo erop toe dat boten en apparatuur onderhouden blijven en dat de crew gereed blijft om uit te varen wanneer het weer dat toelaat. “Het is belangrijk dat de onderzoeksapparatuur op beide boten hetzelfde ingesteld is, zodat op dezelfde wijze data wordt verzameld”, legt Gray uit. “De bemanning is onderverdeeld in een crew die de boot onderhoudt en een crew die de onderzoeksapparatuur onderhoudt”, vult Jenkins aan. “Als de boten in de haven van Scheveningen zijn, blijft iedereen aan boord. Samen zorgen ze ervoor dat de moraal hoog blijft en de apparatuur klaar voor gebruik.”

Ontwerpproces
Tot eind 2019 zullen Bibby HydroMap en Fugro de verzamelde data analyseren, testen in een laboratorium en interpreteren. Dit is essentiële input voor het ontwerpproces van de bekabeling, funderingen en windturbines. De engineers moeten hierbij met tal van aspecten rekening houden. Marchand: “De technologie voor offshore wind ontwikkelt zich enorm snel. De windmolens die in 2022 voor Hollandse Kust worden geplaatst, zullen alweer anders zijn dan wat er nu wordt gemaakt. Met onze internationale ervaring in windenergie kunnen we deze ontwikkelingen goed inschatten en ervoor zorgen dat de infrastructuur flexibel is en dus geschikt voor nieuwere technologie.” Daarnaast houden de engineers rekening met milieubelangen. Zo zorgen ze ervoor dat de lokale ecologie tijdens de bouw en als de windmolens operationeel zijn, geen blijvende schade ondervindt.

Stevige ambities
Eind 2022 zal Hollandse Kust Zuid 1 & 2 groene stroom produceren. Voor Vattenfall is dit een belangrijke stap in het realiseren van haar ambitie voor de toekomst: binnen één generatie fossielvrij leven mogelijk maken. Daarnaast levert het windpark, met een vermogen van zo’n 750 megawatt, een belangrijke bijdrage aan de Nederlandse ambitie om in 2023 4.500 megawatt aan opgesteld vermogen op zee te hebben. Tot die tijd is de stevige wind die de Noordzee zo ideaal maakt voor het opwekken van windenergie, een onvoorspelbare factor voor de onderzoeksteams op zee.

Ontvang de nieuwsbrief van Windenergie Courant!