Verschillende offshore windparken zijn aan het einde van hun levensduur en meer en meer van deze parken zullen in de komende twee of drie decennia worden ontmanteld. Om de monopiles op een duurzame en kosteneffectieve manier te verwijderen, worden nieuwe technieken ontwikkeld. Hydraulische extractie van monopiles is een van de nieuwe methoden voor het verwijderen van de volledige monopile. Dit draagt bij aan een meer circulaire economie, vooral omdat al het staal kan worden teruggewonnen en gerecycled. Bovendien is de verwachting dat de methode kosteneffectiever is in vergelijking met huidige technieken. Onlangs is deze techniek op schaal getest door partners van het GROW-consortium binnen het HyPE-ST-project bij Deltares in Delft.
Het project Hydraulic Pile Extraction – Scale Tests (HyPE-ST) was gericht op zowel het fundamentele begrip als de demonstratie van de haalbaarheid van het hydraulisch extraheren van monopalen. Het project is een eenjarig R&D-gezamenlijk industrieproject dat wordt uitgevoerd binnen het GROW-onderzoeksprogramma.
Voordat deze extractietechniek veilig en efficiënt op volledige schaal kan worden toegepast, moet een beter inzicht worden verkregen in de interactie tussen de paal en de grond vóór en tijdens het extractieproces. Mogelijke lekkage van vloeistoffen onder druk moet worden geminimaliseerd en inzicht in hoeveel kracht vereist is voor het verwijderen van de paal moet worden verkregen. Voor de toepassing van deze techniek op volledige schaal zijn schaaltesten daarom een voorwaarde. Dit is het hoofddoel van dit project.
De techniek
De extractietechniek omvat het afdichten van de monopile na verwijdering van de bovenstructuur van de windturbine en het onder druk brengen van een vloeistof (water) in de lege ruimte. Dit zal de stapel naar boven duwen. De door de hydraulische druk uitgeoefende druk moet voldoende zijn om de wrijvingsweerstandskrachten langs de schacht van de monopile te overwinnen. Deze opbreekdruk is onder andere afhankelijk van verschillende factoren zoals grondsoort, grootte van de monopile, de doorlatendheid van de grond, de sterkte ervan.
Voordelen
Recente ervaringen met het beperkte aantal buitenbedrijfstelling van offshore windturbines hebben aangetoond dat de moeilijkheden om onder water en onder de zeebodem te maaien vaak worden onderschat. Externe sneden vereisen aangepaste apparatuur zoals geklemde frames en geleiderails, om het snijgereedschap te ondersteunen. Wat betreft inwendige snedes kunnen kant-en-klare snijgereedschappen uit de olie- en gasindustrie slechts in beperkte mate worden gebruikt, omdat de diameters van monopiles voor windturbines steeds groter worden. Belangrijker is dat elke snede onder het niveau van de lokale zeebodem een uitgraving vereist om het niveau van de snede toegankelijk te maken voor het snijgereedschap.
Een verwijderingsmethode die noch een uitgraving, noch enige snede van de funderingsstructuur vereist, zou aanzienlijk goedkoper kunnen zijn dan een gedeeltelijke verwijdering van palen. Dit komt door smallere schepen en kranen en mogelijk minder V&G-groepen omdat er geen duikhandelingen nodig zijn. Daarnaast blijft er geen deel van de paal achter op de werf en kan het staal worden hergebruikt. Hydraulische afzuiging is zo'n methode. Deze techniek is ecologisch duurzamer dan het gedeeltelijk verwijderen van palen. Niet alleen vanwege het recycle-element, maar het verstoort de bodem ook minder dan onder de zeebodem snijden. Daarom draagt hydraulische paalwinning bij aan een meer circulaire economie en duurzaam gebruik van de zeeën.
Verdere ontwikkelstappen
Het HyPE-ST-project heeft de haalbaarheid aangetoond van de hydraulische extractiemethode voor verschillende bodemconfiguraties. De proeven vonden plaats op palen die 20 tot 30 keer kleiner waren dan reguliere monopiles. Het is veelbelovend dat de tests het concept op labschaal bewijzen. Nu is testen op grotere of volledige schaal vereist. Dit is wat de projectpartners momenteel overwegen. Mogelijk komen er nog andere geïnteresseerden bij.
Projectpartners
HyPE-ST wordt gecoördineerd door Innogy en omvat 6 partners: Deltares, Delft Offshore Turbine B.V., IHC IQIP B.V., Jan de Nul, Sif Netherlands B.V. en TNO. De partners zijn onderzoeksinstituten, offshore contractors, een offshore wind projectontwikkelaar, een monopile fabrikant en een windturbine ontwikkelaar.
De toegang tot de partners voor het project HyPE-ST werd gefaciliteerd door TKI Wind op Zee. Ahmed Elkadi, geotechnisch ingenieur bij Deltares: “Deze steun, samen met de financiële steun van TKI Wind op Zee en de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO), was cruciaal voor het HyPE-ST-project.”
Dit artikel maakt deel uit van de serie Project in Beeld. Bekijk hier meer projecten.