Maritime Research. Ontwikkeling van windmolenparken en scheepvaart in de Noordzee. Maritiem Instituut Willem Barentsz Studiejaar

Transcriptie

1 Maritime Research Ontwikkeling van windmolenparken en scheepvaart in de Noordzee. bron: Maritiem Instituut Willem Barentsz Studiejaar Versie: 1.1 Datum: 31 Mei 2013, West-Terschelling Studenten: Martijn de Boer Gerbrand Riemersma Begeleidend docent: Dhr. Papp

2 Voorwoord Sinds Maart 2013 zijn wij, Martijn de Boer en Gerbrand Riemersma bezig met deze thesis. Nadat we de eerste colleges van Maritime Research gevolgd hadden zijn we gaan kijken naar de mogelijke onderzoeksonderwerpen. Begin Maart zijn wij met onze derde jaar nautische klas drie dagen naar Flensburg in Duitsland gegaan. Daar hebben we de eerste jaarlijkse conferentie van ACCSEAS bijgewoond. ACCSEAS staat voor: Accessibility for Shipping, Efficiency Advantages and Sustainability. ACCSEAS onderzoekt de (toekomstige) problemen die ontstaan door onder andere toename van het scheepvaartverkeer en de bouw van offshore constructies in de Noordzee. Omdat het ACCSEAS programma erg breed is, hebben we een keuze gemaakt voor een onderwerp. Als onderwerp hebben we de toename van het aantal windmolenparken op zee gekozen. Windmolenparken op zee zijn een actueel onderwerp. In Europa levert de Noordzee het grootste percentage toekomstige en reeds gerealiseerde windmolenparken. Ook omdat het een actueel onderwerp is voor zeevarenden, wat wij zelf ook zijn, vonden we dit een mooi onderwerp om te onderzoeken. We onderzoeken: Toekomstige plannen voor de plaatsing van windmolenparken in de Noordzee. De huidige situatie met betrekking tot veiligheid en risico's voor het scheepvaartverkeer op de Noordzee. De gevaren voor het scheepvaartverkeer door de windmolenparken in de Noordzee in de toekomst. Aan de hand hiervan kunnen we aangeven hoe er geanticipeerd kan worden op deze gevaren. Aangezien het een relatief jong onderwerp is, is veel informatie via het internet te vinden. Daarentegen was sommige informatie lastig te vinden of te verkrijgen. Daardoor liepen sommige onderwerpen enige vertraging op. 2

3 Samenvatting Achtergrond Doordat fossiele brandstoffen opraken zijn alternatieve energiebronnen in opkomst. Windenergie is daar een van. Doordat de zee ruimte biedt om meerdere windturbines dicht bij elkaar te plaatsen, en de wind meer en sterker aanwezig is, wordt geïnvesteerd in windmolenparken in de zee. In ons onderzoek richten we ons op de Noordzee. De omringende landen zijn in het bezit van, of bezig met de constructie of planning van windmolenparken in de Noordzee. De Noordzee is tevens een van de drukst bevaren zeeën ter wereld. Doordat het aantal en de grootte van windmolenparken toeneemt, brengt dat risico's mee voor de scheepvaart op de Noordzee. In dit onderzoek behandelen we de huidige situatie en de verwachtte toekomstige gevaren voor het scheepvaartverkeer op de Noordzee. Doelstelling Met behulp van dit onderzoek willen we inzicht krijgen in de huidige situatie van de veiligheid van het scheepvaartverkeer op de Noordzee, en de toekomstige risico's die kunnen ontstaan door het toenemend aantal windmolenparken in de Noordzee. Methoden We hebben een conferentie van ACCSEAS bijgewoond. ACCSEAS onderzoekt de (toekomstige) problemen die ontstaan door onder andere toename van het scheepvaartverkeer en de bouw van offshore constructies in de Noordzee. Aan de hand hiervan hebben we dit onderwerp gekozen. Om informatie te verzamelen hebben we hoofdzakelijk gebruik gemaakt van deskresearch. Op het internet is veel informatie te vinden over dit onderwerp. Daarbij was het belangrijk goed onderscheid te maken tussen verouderde en actuelere informatie. Resultaten en conclusie Door het toenemende aantal windmolenparken in de Noordzee en het groeiend aantal scheepsbewegingen zorgen in de toekomst voor mogelijke gevaren voor de scheepvaart. Verandering in bodemgesteldheid en getij kunnen veroorzaakt worden door windmolenparken. Daarbij kunnen windmolenparken een negatief effect hebben op de navigatie apparatuur aan boord van schepen. Door scheepvaartverkeer in gebieden met veel windturbines te leiden door verkeersscheidingsstelsels met bijbehorende veiligheidszones kan de veiligheid van de schepen worden vergroot. Ook kan de training en opleiding van (toekomstige) zeevarenden een positieve bijdrage leveren aan de veiligheid van schepen die navigeren in gebieden met windmolenparken. 3

4 Inhoud Inleiding Wat zijn de plannen voor ontwikkeling van windmolenparken in de Noordzee? Energievoorziening Duurzame energie Windenergie op zee Voorbereidingen Constructie De werking van een windturbine Offshore windenergie Noordzee Europese offshore windenergie Hoe wordt de veiligheid voor de scheepvaart op de Noordzee op dit moment gewaarborgd? De Noordzee Infrastructuur Offshore constructies Betonning Verkeersscheidingsstelsels Navigatie Zeevarenden Verkeersregels Navigatiehulpmiddelen Wat zijn de gevaren voor de scheepvaart van windmolenparken in de Noordzee? Effecten van windmolenparken op de veiligheid Gevaar voor aanvaring schip/ windturbine Windmolenparken en routering Effecten tussen windmolenparken en navigatie/communicatiesystemen Windmolenparken en schepen in noodsituaties Hoe kan er geanticipeerd worden op het ontstaan van deze gevaren? Veiligheidszones Traffic Separation Schemes Training Verkeersregulatie Conclusie Aanbevelingen

5 Literatuurlijst

6 Inleiding Aanleiding De vraag naar alternatieve energiebronnen neemt toe. De vraag naar deze alternatieve energie kan deels worden vervuld door windenergie. De totale vraag naar energie zal voorlopig niet totaal door windenergie vervuld kunnen worden, omdat het ten eerste niet altijd (hard) genoeg waait, en energie nog niet efficiënt opgeslagen kan worden. De Europese Unie heeft voor het jaar 2020 als doe gesteld dat 14% van de energie geleverd wordt door windenergie. Doordat de zee ruimte biedt om meerdere windturbines dicht bij elkaar te plaatsen, en de wind meer en sterker aanwezig is, wordt geïnvesteerd in windmolenparken in de zee. De Noordzee is tevens een van de drukst bevaren zeeën ter wereld. Doordat het aantal en de grootte van windmolenparken toeneemt, brengt dat risico's mee voor de scheepvaart op de Noordzee. In dit onderzoek behandelen we de huidige situatie en de verwachtte toekomstige gevaren voor het scheepvaartverkeer op de Noordzee. Doelstelling De hoofdvraag van het onderzoek: "Hoe kan men de veiligheid waarborgen voor de scheepvaart bij een veranderende verkeerssituatie door de planning en bouw van windmolenparken in de Noordzee?" Met behulp van dit onderzoek willen we inzicht krijgen in de huidige veiligheid situatie van het scheepvaartverkeer op de Noordzee. Ook toekomstige plannen voor het bouwen van windmolenparken in de Noordzee willen we bekijken. Aan de hand hiervan onderzoeken we de risico's die kunnen ontstaan voor het scheepvaartverkeer op de Noordzee. In ons onderzoek hebben we hoofdzakelijk gebruik gemaakt van deskresearch om literatuuronderzoek te doen. Hoofdzakelijk is het merendeel aan informatie verkregen via het internet, maar ook door middel van boekwerken over de betreffende onderwerpen. Structuurbeschrijving Om de hoofdvraag van het onderzoek te beantwoorden hebben we vier deelvragen geformuleerd. Deze worden stuk voor stuk behandeld in ons onderzoek. De eerste deelvraag is bedoeld om inzicht te krijgen over de plannen voor toekomstige windmolenparken in de Noordzee. Daarop volgt de vraag over de huidige veiligheidssituatie voor het scheepvaartverkeer op de Noordzee. In de toekomst neemt het aantal windmolenparken in de Noordzee toe, hierdoor ontstaan risico's voor het scheepvaartverkeer. Dit onderzoeken we in de derde deelvraag. In de laatste deelvraag bekijken we hoe op deze gevaren geanticipeerd kan worden. 6

7 1. Wat zijn de plannen voor ontwikkeling van windmolenparken in de Noordzee? 1.1 Energievoorziening Elk land heeft een behoefte aan energievoorziening. Door de stijgende bevolkingsaantallen en stijgende welvaart is een grotere vraag naar energie ontstaan. Deze behoefte kan op meerdere manieren vervuld worden. Fossiele brandstoffen worden nog volop gebruikt in energiecentrales. Het is een bekend gegeven dat de voorraadden van fossiele brandstoffen snel krimpen. Mede door de voorgenomen vermindering van CO2 uitstoot wil men graag alternatieve brandstoffen gebruiken. Ook door de sluiting van kerncentrales in bijvoorbeeld Duitsland zal de vraag naar alternatieve energiebronnen stijgen. Ook onafhankelijkheid van landen die gas en olie leveren kan een reden zijn Duurzame energie Energie dat duurzaam wordt opgewekt wordt ook wel groene energie genoemd. Duurzame energie kan op verschillende manieren verkregen worden. Het wordt hoofdzakelijk opgewekt door middel van zonne- en windenergie. Doordat er op het land niet overal plaats is, of omwonenden tegen plaatsing van windturbines zijn, wordt uitgeweken naar de zee. Het is op zee mogelijk om grotere hoeveelheden windturbines in een relatief klein gebied te plaatsen. In dit onderzoek bekijken we de gevolgen van windenergie, ofwel de aanwezigheid van windmolenparken voor de scheepvaart in de Noordzee. 7

8 1.2 Windenergie op zee Het plaatsen van windturbines in de zee in plaats van het land brengt een aantal problemen met zich mee. Rekening moet worden gehouden met onder andere: voorbereidingen, constructie, export van energie en onderhoud Voorbereidingen Het plaatsen van windturbines op zee gebeurt over het algemeen in velden met meerdere turbines. Voordat een veld goedkeuring krijgt om geplaatst te worden moeten er voorbereidingen getroffen worden. Het betreffende gebied dient gesurveyed te worden, om de dieptes, eventuele munitie of andere obstakels op de zeebodem in kaart te brengen. Van het gesurveyde gebied worden de posities van de windturbines bepaald, de ligging van de array kabels¹ en de export kabels. Een gebied voor een windmolenpark is bij voorkeur ondiep. Hierdoor is de plaatsing van fundaties relatief goedkoop en eenvoudig. De werking van een windmolenpark in zee In figuur 1.0 is in een klein voorbeeld aangegeven hoe een windmolenpark in elkaar zit. De windturbines staan in de zeebodem. Array kabels verbinden de turbines onderling, en gaan naar een transformatorstation. Vanaf het transformatorstation gaat de opgewekte energie via een exportkabel naar een centrale aan de wal. fig.1.0 bron: EWEA 8

9 1.2.2 Constructie Funderingen Om de windturbines op zee te kunnen plaatsen moet er voor elke windturbine een fundatie gemaakt worden. In ondiep water, dat in de Noordzee veel voorhanden is, is het relatief eenvoudig een fundatie voor een windturbine te plaatsen. In dieper water is het minder makkelijk een fundatie te plaatsen. Veel gebruikte fundaties zijn: De tripod De monopile Jack-up De gravitaire fundering De jacket Drijvende structuren De tripod Een tripod kan het best vergeleken worden met het driepotige statief van een fotocamera. De centrale koker vormt de basis voor de turbine. Door deze opbouw heeft de tripod, in vergelijking met de monopile, zowel een grotere sterkte als een grotere stijfheid. De bredere basis werkt tevens het kantelen van de constructie tegen. De tripod wordt in de zeebodem verankerd door middel van palen of met behulp van zogenaamde 'suction buckets'. Bij dit laatste systeem wordt de tripod als het ware met zuignappen vastgezogen in de zeebodem. De 'suction bucket' is een stalen, cilindervormige doos die omgekeerd op de zeebodem wordt geplaatst en aan de bovenzijde is afgesloten. Door binnenin een zuigkracht op te wekken, zuigt de 'bucket' zichzelf vast in de zeebodem. Dit heeft als voordeel dat de 'suction bucket' al vóór de installatie op de zeebodem aan de rest van de structuur bevestigd kan worden. De tripod is ontworpen voor waterdieptes van meter. Het kan ook in ondieper water maar is dan economisch minder interessant. Nadeel van dit type fundering is, net als bij de stalen GBF's, opnieuw de constructietijd. fig. 1.1 bron: USG energy Ook van de tripod bestaan variaties. Bij de niet-gecentreerde tripod staat de windturbine niet meer centraal, maar boven één van de hoekpunten. Het ontwerp is iets zwaarder maar omdat de productie eenvoudiger verloopt, kunnen de totale kosten gedrukt worden. Bovendien kan installatie tot op 45 m diepte. Een tweede variant op de tripod is de betonnen tripod. Bij dit ontwerp bestaat de driehoekige voet uit beton, waarin de stalen koker verwerkt wordt. Het doel van dit ontwerp is om in tijden van duur staal de prijs te drukken. Het bijhorende nadeel is dan weer het grote gewicht waardoor transport en installatie moeilijker worden. 9

10 De monopile De monopile fundering is momenteel het meest gebruikte funderingstype bij offshore windturbines. In Europa zijn 65% van alle geïnstalleerde funderingen voor offshore windturbines van dit type, t.o.v. 25% gravitair en 8% jacket. De monopile is een eenvoudige structuur die bestaat uit één enkele cilindrische stalen buis, vandaar de naam 'monopaal' of 'monopile'. Het voordeel is dat het ontwerp, de fabricatie en de installatie zeer eenvoudig zijn in vergelijking met andere funderingstechnieken. Een nadeel is een hoge buigzaamheid in diep water. De paal wordt volledig aan land gemaakt. Vervolgens wordt ze als één geheel getransporteerd naar de gewenste locatie. Dit gebeurt op een drijvend ponton dat meerdere palen tegelijk kan vervoeren. Eenmaal ter plaatse wordt de paal door een kraan op een ponton of door een jack-up platform opgetild. De paal wordt daarna gepositioneerd in een speciale mal, zodat ze zo verticaal mogelijk in de zeebodem kan geduwd worden. Eenmaal de paal de gewenste diepte heeft bereikt, wordt een tussenstuk op de paal geplaatst, waarop dan de windturbine komt. fig. 1.2 bron: USG energy Jack-up Bijzonder aan het funderingssysteem, de jack-up (letterlijk "krik"), is dat de windturbine samen met zijn 3 of 4 poten drijvend naar de eindlocatie kan worden gesleept. Daar worden de poten naar beneden gekrikt tot ze voldoende diep in de zeebodem gedrongen zijn. Tegelijkertijd wordt het platform met de turbine op de poten omhoog gekrikt totdat het zich ruim boven het wateroppervlak bevindt, onbereikbaar voor de golven. Het grootste voordeel is dat voor de installatie geen grote pontons of kraanschepen nodig zijn. De jack-up is immers 'zelfinstallerend'. Net als de jacket is de jack-up een ontwerp afkomstig uit de olie- en gasindustrie. bron: USG energy 10

11 De gravitaire fundering De gewichtsfundering of gravitaire fundering ('Gravity Based Foundation' of 'GBF') was in de jaren '90 de meest voorkomende fundering voor offshore windturbines. De betonnen gravitaire fundering De eerste gewichtsfunderingen bestonden uit massief beton. Deze hadden hoe tegenstrijdig het ook klinkt één groot nadeel: hun gewicht. Dit enorme gewicht was nodig om de constructie (dankzij de zwaartekracht of gravitatie) haar stabiliteit te verlenen. Toen bleek dat deze betonnen structuren bij grotere waterdieptes zelfs té zwaar werden voor de sterkste installatie en hefwerktuigen, diende een oplossing te worden uitgedokterd. Men bouwde een holle, betonnen fundering aan land die vervolgens naar de plaats van installatie werd vervoerd om daar met ballastmateriaal te worden opgevuld en zo het volledige ontwerpgewicht te verkrijgen. Het ontwerpgewicht wordt zo berekend, dat de fundering niet kan wegglijden, kantelen of opgelift worden. Kantelen kan worden voorkomen door de basis van de fundering te verbreden. Het toepassen van gewichtsfunderingen wordt vooral beperkt door de draagcapaciteit van de schepen of pontons die de funderingen naar de eindlocatie moeten brengen. Ze kunnen geplaatst worden tot op dieptes van ongeveer 25 meter. Grotere waterdieptes zullen in de toekomst ook mogelijk zijn door de bouw van zwaardere schepen en pontons en een verdere daling van het gewicht van de basisstructuur. Het grootste nadeel aan dit type funderingen is de maandenlange constructietijd. De stalen gravitaire fundering De gewichtsfundering of gravitaire fundering kan ook in staal worden uitgevoerd. Deze bestaat uit twee delen: een stalen buis en een stalen doos die op de zeebodem rust. De stalen buis is hol en wordt opgevuld met ballastmateriaal om het ontwerpgewicht te bereiken. De diameter van de buis is afhankelijk van de waterdiepte. Hoe groter de waterdiepte, hoe groter de diameter van de buis. Ook de stalen doos wordt opgevuld om tot een voldoende groot totaal ontwerpgewicht te komen. Net als de verbrede basis bij de traditionele betonnen GBF, is haar belangrijkste functie om het kantelen van de structuur te voorkomen. Het nadeel is echter dat bij grotere waterdieptes meer staal nodig is, wat de kostprijs aanzienlijk kan doen stijgen. En hoewel de benodigde constructietijd korter is dan bij de betonnen variant, is ze toch nog steeds vrij lang. fig. 1.3 bron: USG energy 11

12 De jacket Na de monopile (65%) en de gravitaire fundering (25%), is de jacket (8%) vandaag het meest toegepaste funderingssysteem voor offshore windmolens in Europa. fig. 1.4 bron: USG energy De jacket doet wel wat denken aan een hoogspanningsmast en bestaat uit een toren, die opgebouwd is uit stalen buizen en vier steunpunten telt. Door deze opbouw krijgt de toren zowel een grotere sterkte als een grotere stijfheid in vergelijking met een monopile of tripod. Net als de tripod kan ook de jacket verankerd worden met palen of met behulp van 'suction buckets'. De structuur is echter vrij ingewikkeld waardoor de ontwerp- en fabricatiekosten oplopen. Hierdoor is de jacket economisch ongunstig bij waterdieptes van minder dan 40 m. Deze funderingstructuur wordt ook reeds frequent en met succes toegepast in de olie- en gasindustrie. Bij de 'full height jacket' variant, komt de toren tot net onder de windturbine in plaats van tot juist boven het wateroppervlak. Hierdoor is geen extra paal vereist ter ondersteuning van gondel en rotor. Nadeel is dan weer dat deze constructie niet 'opdeelbaar' is en dus in zijn geheel dient getransporteerd. Drijvende structuren In Europa worden de off-shore windturbines steeds groter en groter, dit zal er waarschijnlijk voor gaan zorgen dat het design aangepast zal moeten worden. De windturbines worden steeds groter doordat wanneer de turbine groter worden de kosten per megawatt sterk verminderen. Ook is het zo dat het beste windaanbod degene zijn met nagenoeg geen impact op het milieu en ecosysteem. Om deze te benutten moet men de windturbines heel ver in zee gaan plaatsen waar het al relatief diep is. Dus in het algemeen kan gezegd worden dat in de zoektocht naar meer en betere windenergie, de windturbines steeds groter worden en in dieper water staan. Aan elk funderingstype zijn nadelen verbonden. Bovendien brengen het offshore installeren, onderhouden en repareren vaak onder slechte weersomstandigheden heel wat moeilijkheden en extra kosten met zich mee. En op het einde van de rit, wanneer de fundering dient te worden ontmanteld, volgt een extra, vaak onderschatte kost. Om die redenen worden drijvende structuren als een mogelijk waardevol alternatief gezien. Helaas staat de ontwikkeling nog maar in de kinderschoenen. Het principe benadert misschien nog het best dat van een drijvende dobber of fles, met daarop in plaats van een vlag, een windturbine. Om te verhinderen dat deze drijvende structuren op zee gaan rondzwalpen onder invloed van stromingen, wind en golven, worden ze met kabels in de zeebodem verankerd. Een groot voordeel is dat ze geplaatst kunnen worden in grote waterdieptes. fig. 1.5 bron: USG energy 12

13 Opbouwen Om de windturbine te kunnen plaatsen wordt een transitiestuk op de fundering geplaatst. Het transitiestuk schuift over de funderingpaal en wordt door middel van een betontachtige substantie aan de fundering gefixeerd. Dit wordt grouten genoemd. Vanaf hier kan de windturbine opgebouwd worden. Vanaf het transitie stuk wordt de windmolen in onderdelen opgebouwd. De mast wordt geplaatst. Daarna komt de gondel erop en worden de rotorbladen gemonteerd. Bij het opbouwen worden diverse methoden gebruikt afhankelijk van het type installatievaartuig. Kabelleggen In een windmolenpark worden twee soorten kabels gebruikt. Array kabels¹ worden gebruikt om de windturbines onderling te verbinden, en de opgewekte energie naar een offshore-transformatorstation door te geven. Export kabels lopen vanaf een offshore-transformatorstation naar een energiecentrale aan de wal, waar de opgewekte energie aan het energienet wordt geleverd. Werkschepen Om een windmolenpark te realiseren zijn verschillende soorten werkschepen nodig. Deze schepen varen af en aan om segmenten aan te voeren of andere werkzaamheden uit te voeren bij het in aanbouw zijnde windmolenpark. Bij een voltooid windmolenpark zal ook verkeer aanwezig zijn om bijvoorbeeld storingen te verhelpen of onderhoud te plegen aan windturbines of offshoretransformatorstations. Typen werkschepen: Surveyvaartuigen, om het gebied in kaart te brengen. Jack-up schepen om: fundaties en transitiestukken te plaatsen, opbouwen van een turbine. DP-schepen om: fundaties en transitiestukken te plaatsen, opbouwen van een turbine. Stenenstorters: Om rondom de fundaties stenen te storten. Kabelleggers, met DP of door middel van anchor handling, voor array of export kabels. Multicats, assisteren bij anchor handling of sleepwerkzaamheden. Sleepboten, voor het slepen van pontons, schepen, of funderingen. ¹ Kabels welke windmolens in serie verbind, naar een offshore-transformatorstation 13

14 1.2.3 De werking van een windturbine Het begint bij de wind die de wieken, rotorbladen genoemd, laat draaien. Deze rotorbladen zitten vast aan de hoofdas. De draaiende beweging wordt in een tandwielkast versneld. De hoofdas drijft de generator aan. De generator is vergelijkbaar met een dynamo. In de dynamo wordt de draaiende beweging omgezet in elektriciteit. Deze opgewekte stroom wordt door een transformator in de windturbine naar een hoog voltage gebracht. Vervolgens wordt de elektriciteit via een kabel naar land gebracht. Het bovenste deel van de windmolen wordt de gondel genoemd. De tandwielkast, generator en transformator zitten samen in de gondel. Deze gondel is draaibaar op de toren bevestigd, zodat de molen altijd optimaal met zijn neus op de wind kan worden gericht. De rotorbladen van de windturbine kunnen meer of minder op de wind kunnen worden gericht. Op die manier kan het door de wind afgegeven vermogen worden geregeld. Door de bladen helemaal uit de wind te draaien kan de turbine ook worden stopgezet. In de toren van de windmolen zit onderin een computer waarmee alle stuursignalen worden geregeld. Deze computer bepaalt of de turbine veilig kan draaien. Tenslotte is er aan land een computer waarmee op afstand de toestand van de turbine, zoals het afgegeven vermogen, kan worden bewaakt, maar ook in de regeling kan worden ingegrepen. bron: fig. 1.6 bron: / Vestas De hoogte van turbines verschilt per windmolenpark. De turbines worden door verschillende fabrikanten geleverd. De hoogte van de gondel kan variëren van 70 meter tot 87 meter boven zeeniveau. De totale hoogte kan variëren van 115 meter 147 meter boven zeeniveau. 14

15 1.3 Offshore windenergie Noordzee De Noordzee wordt omring door de volgende landen - Verenigd Koninkrijk - België - Nederland - Duitsland - Denemarken - Zweden - Noorwegen Elk van deze landen heeft belang bij het plaatsen van windmolenparken in de Noordzee. Doordat de vraag naar windenergie zeer sterk stijgt. Elk land heeft een gebied ter beschikking waarop ze windmolenparken mogen plaatsen. De grootte van het gebied verschilt per land. Ook het beschikbare budget bepaalt het land zelf. Daardoor verschilt per land de hoeveelheid windturbines. fig. 1.7 De informatie uit figuur 1.7 is afkomstig uit Inmiddels is begonnen met de constructie van een aantal van deze parken. 15

16 1.3.1 Europese offshore windenergie In Europa is volgens de gegevens van eind 2012 bijna 5000 MW aan windenergie capaciteit geplaatst. Volgens de gegevens van de European Wind Energy Association (EWEA) is in totaal 4995 MW aan capaciteit beschikbaar in de wateren van Europa. De Noordzee bevat het grootst aantal windturbines, 64.7%, en daarmee 3236 MW. De Atlantische oceaan volgt met 19.3% en 966 MW. De Baltische zee bevat 15.9% en 793 MW. fig. 1.8 bron: EWEA. België In 2012 is België begonnen met de constructie van fasen 2 en 3 van de Thornton Bank. 48 Nieuwe windturbines van elk 6.15 MW zullen worden geplaatst en worden verwacht om eind 2013 operationeel te zijn. Fase 1 bestond uit 6 turbines van elk 5 MW. In de planning staan de volgende offshore windparken: Northwind 216 MW (Verwachte aanvang constructie: 2013) Norther 420 MW (Verwachte aanvang constructie: 2014) Rentel 288 MW Seastar 246 MW THV Mermaid 450 MW fig.1.9bron: 16

17 Denemarken Denemarken is voornamelijk bezig met de constructie van offshore windparken in het Kattegat en de Baltische zee. Het offshore windpark "Horns Rev III" staat wel gepland voor de Noordzee. De bedoeling is dat het in 2013 of 2014 wordt aanbesteed. Het offshore windpark moet vervolgens 400 MW aan turbinevermogen huisvesten. Voor het jaar 2020 heeft Denemarken als doel gesteld om 50% van het totale energieverbruik door windenergie te vervangen. Het is te verwachten dat in 2020 de totale capaciteit van de windmolenparken deze 50% norm haalt. fig bron: Duitsland Eind Maart 2013 was 320 MW offshore windenergie aangesloten op het Duitse energienet. In het jaar 2030 wil Duitsland MW aangesloten hebben. Duitsland bouwt zowel in de Baltische zee als in de Noordzee. In totaal is Duitsland op dit moment bezig met de constructie van windparken met een totale capaciteit van 1600 MW. Windparken met een capaciteit van 9000 MW en MW hebben inmiddels toestemming gekregen. Nog eens MW bevind zich nog in de planningsfase. fig bron: 17

18 Nederland Nederland richt zich op een aandeel van 16% windenergie in 2020 voor de levering van energie in Nederland. De Europese norm is 14%. In totaal zal er op land en op zee voor MW aan capaciteit geplaatst moeten worden voor Het eerstvolgende project is het park Luchterduinen. Dit park zal 43 turbines bevatten en zal 128 MW kunnen leveren. De verwachting is dat het park in 2015 operationeel is. In het noorden van Nederland is toestemming verleend voor twee projecten met in totaal 600 MW aan capaciteit. De verwachting is dat de bouw hiervan zal beginnen binnen twee of drie jaren. Nederland is in het bezit van twee reeds voltooide windparken. Gezamenlijk hebben ze een capaciteit van 228 MW. fig bron: Zweden Zweden bezit een klein stuk water in de Noordzee. Hierop zijn geen ontwikkelingen gaande wat betreft offshore windparken. 18

19 Verenigd Koninkrijk In 2012 was het Verenigd Koninkrijk bezig met de constructie van negen offshore windparken. Het grootste park was London Array, met een grootte van 630 MW. Toestemming is verleend voor de parken "Race Bank" en "Dudgeon" met een capaciteit van 1 GW (Gigawatt). Plannen voor windparken met een totale capaciteit van iets minder dan 7 GW zijn nog in de ontwikkelingsfase. Op dit moment heeft het Verenigd Koninkrijk meer dan 14 GW operationeel, in aanbouw, goedgekeurde plannen, of in de planning. fig bron: 19

20 Noorwegen Noorwegen is nog niet in het bezit van een eigen windmolenpark in de Noordzee. Wel is het land bezig met ontwikkelen en het plannen van windmolenparken op de Noordzee en in de binnenwateren. Sorlig Nordsjoen. Concept voor een gebied met 200 turbines met elk 5MW vermogen. Aegir Havvindpark. Concept voor een gebied met 200 turbines met elk 5MW vermogen. Idunn energipark Concept voor een gebied met 200 turbines met elk 6MW vermogen. Sørlige Nordsjø I Concept voor een gebied tussen 500 en 1500 MW. Sørlige Nordsjø II Concept voor een gebied tussen 500 en 1500 MW. Utsira nord Concept voor een gebied tussen 500 en 1500 MW. fig bron: 20

21 2. Hoe wordt de veiligheid voor de scheepvaart op de Noordzee op dit moment gewaarborgd? 2.1 De Noordzee De Noordzee is een van de meest intensief bevaren zeeën ter wereld. De reden dat het een intensief bevaren zee is, komt door de ligging van belangrijke havens en aangrenzende zeeën. Belangrijke grote havens zijn bijvoorbeeld: Rotterdam, Antwerpen, en Hamburg. Daarnaast zijn er vele kleinere havens grenzend aan de Noordzee. In figuur 1.15 is de dichtheid van het scheepvaartverkeer op de Noordzee aangegeven. De data, gevormd door middel van AIS gegevens is verzameld in De rode kleur geeft een intensief bevaren gebied aan, de gele kleur geeft een minder druk gebied aan. fig bron: Presentatie "The North Sea today" by Mr. Porathe. Om het scheepvaartverkeer veilig te laten verlopen, gelden er onder meer regels voor de constructie en uitrusting van schepen, het aantal bemanningsleden en hun opleiding en werkwijze. De veiligheid van de scheepvaart wordt grotendeels via internationale afspraken geregeld. Ondanks dat de Noordzee een druk bevaren zee is, gebeuren er relatief weinig ongevallen. Per jaar gebeuren er minder dan 20 ongelukken. Per jaar vinden op de Noordzee ongeveer scheepvaartbewegingen plaats. Om de veiligheid van het scheepvaartverkeer op de Noordzee te waarborgen, is de Noordzee ingericht met de volgende veiligheidsmiddelen: - Verkeersscheidingstelsels - Betonning - Vessel Traffic Service Daarnaast zijn schepen uitgerust met navigatiehulpmiddelen waardoor er een veilige navigatie gerealiseerd kan worden. Tevens moeten zeevarenden, die op de schepen varen een hiervoor gespecificeerde opleiding volgen. 21

22 2.2 Infrastructuur Offshore constructies De Noordzee is ook een gebied waar olie en gas gewonnen wordt. Deze offshore constructies vormen obstakels voor de scheepvaart op de Noordzee. Naast offshore platformen zijn windmolenparken in de Noordzee sterk in opkomst. De aangrenzende landen van de Noordzee zijn inmiddels in het bezit van één of meerdere parken en de constructie en planning voor nieuwe parken zijn in volle gang. De toekomstige plannen voor offshore windmolenparken zijn behandeld in de eerste deelvraag van dit onderzoek: "Wat zijn de plannen voor ontwikkeling van windmolenparken in de Noordzee?" Betonning Met betonning worden onder andere vaarwegen aangegeven door middel van boeien, ook wordt betonning gebruikt voor de aanwezigheid van gevaren, zoals wrakken en ondieptes. Op de Noordzee is het IALA-A stelsel van toepassing. IALA staat voor: International Association of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities. De IALA is opgericht in 1957 en houdt zich bezig wereldwijde harmonisatie en verbetering van maritieme navigatiemiddelen. Het IALA-A stelsel bestaat uit de volgende typen betonning: Laterale betonning Dit type betonning wordt gebruikt om de rand van de vaarweg te markeren. De boeien hebben de kleuren rood en groen. Wanneer een schip in het IALA-A gebied vanuit zee richting een haven vaart, of een binnenwater stroomopwaarts vaart, aan bakboord rode betonning heeft en aan stuurboord groene betonning. Kardinale betonning De kardinale betonning is een manier om obstakels aan te geven. Een kardinale boei geeft aan hoe een boei ligt ten opzichte van het gevaar. Als bekend is hoe de boei ligt ten opzichte van het gevaar, kan de passeerzijde worden bepaald. Dit kan Noord, Oost, Zuid of West zijn. Betonning voor geïsoleerd gevaar Dit type betonning wordt gebruikt om gevaar aan te duiden voor de scheepvaart. Dit kan bijvoorbeeld een rots zijn, welke zich gedeeltelijk onder water bevind. Markering voor veilig vaarwater Deze markering wordt ook wel midvaarwaterboei genoemd. Het geeft aan dat er aan het eind van een vaarweg open, diep en veilig vaarwater is voor de scheepvaart. Speciale markering Deze betonning is niet in de eerste plaats bedoeld voor de navigatie. Er wordt een gebied of zaak mee aangegeven, vermeld in de nautische publicaties, zoals baggerdumpgebied, militaire oefengebieden, kabels, pijpleiding enzovoort. 22

23 2.2.3 Verkeersscheidingsstelsels Verkeersscheidingsstelsels, in het Engels: Traffic Seperating Schemes (TSS), worden gebruikt om het scheepvaartverkeer in goede banen te lijden. Op drukke delen in de Noordzee, waar veel schepen varen en elkaar kruisen zijn verkeersscheidingsstelsels toegepast. De internationaal vastgestelde verkeersscheidingsstelsels voor het doorgaande scheepvaartverkeer en in de aanloopgebieden naar de grotere zeehavens bieden een belangrijke basis om tegengestelde verkeersstromen te scheiden. De verkeersscheidingsstelsels hoeft men niet verplicht te gebruiken. Wel is het voor (geladen) grotere olie-, chemicaliën- en gastankers sinds medio 1997 verplicht de verder uit de kust gelegen diepwaterroute te gebruiken Verkeersscheidingsstelsels zijn op de Noordzee op de volgende plaatsen aanwezig: Zuidelijke Noordzee, monding van het Engels Kanaal Aanloop Rotterdam TE-route (Texel tot de Elbe) East Friesland TSS West Friesland TSS Botney Ground Brown Ridge Een TSS kan bestaan uit de volgende onderdelen: Traffic lanes (verkeersbanen) Separation zone (scheidingszone) Roundabout (rotonde) Inshore traffic zone (kustverkeer zone) Recommended route (aanbevolen route) Deep-water route (diep water route) Precautionary area (voorzorgsgebied) Area to be avoided (gevaarlijk gebied) Eigenschappen van een TSS: Een routeringmaatregel gericht op de scheiding van tegengestelde verkeersstromen door middel van verkeersbanen (traffic lanes) Traffic lanes(verkeersbanen): Een gebied aangegeven op de zeekaart waar eenrichtingsverkeer van toepassing is. Separation zone (scheidingszone) Een zone of lijn welke de verkeersbanen scheidt. Of een lijn of zone welke de verkeersbanen scheidt van de omringende zee, of een scheiding tussen verkeersbanen van verschillende klassen schepen. Roundabout (rotonde) Een scheidingspunt of zone en een cirkelvormige verkeersbaan. Inshore traffic zone (kustverkeer zone) Een aangewezen gebied tussen de kustlijn van een land en het Verkeersscheidingstelsel. Recommended route (aanbevolen route) Een route van onbepaalde breedte, voor het gemak voor de scheepvaart. Deep-water route (diep water route) Een vastgestelde route die nauwkeurig gesurveyd is, waardoor schepen met grote diepgangen daar veilig gebruik van kunnen maken. Precautionary area (voorzorgsgebied) Een gebied waarin schepen moeten navigeren met de nodige voorzichtigheid, in dit gebied is de aanbevolen richting voor de doorstroming van het verkeer aanbevolen. Area to be avoided (gevaarlijk gebied) Een gebied waarin ofwel gevaar voor de navigatie kan ontstaan, of ongevallen te voorkomen, door alle schepen, of bepaalde klassen schepen. 23

24 2.3 Navigatie Zeevarenden Opleiding Zeevarenden die de schepen op de Noordzee bemannen en navigeren moeten daarvoor een opleiding hebben genoten. Deze opleiding moet aan de eisen voldoen die zijn gesteld in het STCW'95 verdrag. STCW staat voor: Standards of Training, Certification and Watchkeeping for Seafarers. Het STCW verdrag is opgesteld in 1978, en herzien in Het STCW'95 verdrag is een internationaal verdrag over de minimale eisen waaraan zeevarenden op koopvaardijschepen moeten voldoen qua training, certificering en wachtlopen. Wanneer een zeevarende de opleiding tot Maritiem Officier of Stuurman heeft afgerond, mag de zeevarende een vaarbevoegdheid aanvragen. Wanneer alle documenten, certificaten en diploma's in orde zijn, wordt het vaarbevoegdheidscertificaat toegekend. Na de opleiding mag een zeevarende met een vaarbevoegdheid gaan varen. Van tijd tot tijd worden cursussen gevolgd. Dit kunnen cursussen zijn zoals: management cursus, ECDIS cursus of radar navigator. Deze cursussen zorgen voor een goede actuele kennis en moderne en efficiënte werkwijze van de zeevarende. Werkzaamheden In dit onderzoek behandelen we van de zeevarenden alleen de dienstdoende Officieren. Officieren kunnen worden opgedeeld en technische en nautische officieren. Omdat nautische officieren zich bezig houden met de navigatie richten we ons onderzoek op de nautische zeevarenden. Nautische officieren, houden zich met meer zaken bezig dan alleen de navigatie. Bijkomende werkzaamheden zijn: lading en beladingtoestand, boekwerken en documentatie, stores en bevoorraadding, bemanningszaken, reisvoorbereiding en onderhoud van het schip. Doordat in de haven veel werk wordt verzet, komt het voor dat een officier meer uren werkt dan dat toegestaan is. Voor de rusttijden van zeevarenden zijn regels opgezet. Rusttijden kapitein en schepelingen van 18 jaar en ouder In elke periode van 24 uur dient minimaal 10 uur rust te zijn. Die rust mag over niet meer dan twee periodes verdeeld worden, waarbij één periode minimaal 6 uur lang moet zijn. Twee opeenvolgende periodes van rust mogen niet meer dan 14 uur uit elkaar liggen. De periode van 24 uur wordt berekend vanaf het begin van de langste genoten rusttijd. De regeling is zodanig dat naast de in de zeescheepvaart gebruikelijke wachtstelsels als 4 op, 8 af en 6 op, 6 af, ook het in de zeegaande bagger gebruikelijke wachtstelsel van 8 op, 8 af gehanteerd kan worden. Hierbij moet wel worden opgemerkt dat er na 6 uur onafgebroken arbeid minimaal een kwartier pauze moet worden ingelast. Naast de dagelijkse rustnorm geldt ook een weeknorm. In elke periode van 7 dagen dient in totaal minimaal 77 uur rust te zijn. bron: Omdat niet altijd voldoende rust gehouden wordt, komt het voor dat een officier van de wacht vermoeid aan het werk is. Hierdoor wordt de kans op ongevallen en fouten groter. 24

25 2.3.2 Verkeersregels Op zee gelden verkeersregels. Deze zijn bepaald in de Internationale bepalingen ter voorkoming van aanvaring op zee (BVA). Het BVA is opgezet door de IMO (International Maritime Organisation). In 1960 werd door de IMO de eerste versie van het BVA ingevoerd. In 1972 is het BVA goedgekeurd om de versie van 1960 te vervangen. De grootste aanpassing was de toevoeging van verkeersscheidingsstelsels. Het eerste verkeersscheidingsstelsel werd in 1967 in het Engels Kanaal in gebruik genomen. Het gebruik daarvan was toen nog vrijwillig, maar vanaf 1971 werd het gebruik ervan verplicht. Het BVA bestaat uit 38 voorschriften, verdeeld in 5 onderdelen en aanhangsels. De voorschriften zijn van toepassing op alle schepen in volle zee en op alle wateren die daarmede in verbinding staan en bevaarbaar zijn voor zeegaande schepen. Dus ook de kleinste schepen. Deel A: Algemeen Voorschriften 1 t/m 3. Deel A behandelt op welke schepen en vaartuigen en op welke wateren het BVA van toepassing is, wie er verantwoordelijkheid draagt met betrekking tot het aan de regels houden en een begripsomschrijving. Deel B: Afdeling I; Gedrag van schepen in zicht van elkaar Afdeling I beslaat de voorschriften 4 t/m 10. In deze voorschriften wordt beschreven wanneer deze regels van toepassing zijn, hoe er uitkijk gehouden moet worden, wat veilig varen inhoud, wanneer er gevaar voor aanvaring is, welke maatregelen er genomen kunnen worden om een aanvaring te voorkomen, wat nauwe vaarwateren zijn en wat een verkeersscheidingsstelsel is. Afdeling II; Gedrag van schepen bij elk zicht Afdeling II beslaat de voorschriften 11 t/m 18. In deze voorschriften wordt beschreven hoe schepen moeten uitwijken bij bepaalde manieren van elkaar naderen en welke scheepstypen voorrang hebben op een ander. Afdeling III; Gedrag van schepen bij beperkt zicht Afdeling III beslaat alleen voorschrift 19. In dit voorschrift wordt uitgelegd hoe schepen zich moeten gedragen bij beperkt zicht. Deel C: Lichten en dagmerken Deel C beslaat de voorschriften 20 t/m 31. In deze voorschriften wordt beschreven welk type schip welk soort lichten of dagmerken moet voeren en bij welke omstandigheden deze gevoerd moeten worden. Deel D: Geluids- en lichtseinen Deel D beslaat de voorschriften 32 t/m 37. In deze voorschriften wordt beschreven wat voor geluidsen lichtseinen er zijn en wanneer en hoe deze gebruikt dienen te worden. Deel E: Vrijstellingen Deel E beslaat alleen voorschrift 38. In dit voorschrift wordt verteld welke schepen niet aan deze regels hoeven te voldoen en wat voor schepen uitzonderingsgevallen zijn. Aanhangsels: De aanhangsels bestaan uit vier delen, I t/m IV, in deze vier delen wordt beschreven wat de technische eisen zijn omtrent lichten (nood)seinen en dagmerken, waar deze geplaatst dienen te worden. ook staan in de aanhangsels aanvullende eisen voor vissersschepen in elkaars nabijheid. bron: wikipedia, BVA. 25

26 2.4 Navigatiehulpmiddelen Huidige koopvaardijschepen zijn uitgerust met vele navigatiehulpmiddelen. Afhankelijk van het type en het tonnage van het schip kunnen de volgende hulpmiddelen aanwezig zijn: Kompassen Radar Dieptemeter Log Satelliet plaatsbepalingsysteem AIS VHF Navtex ECDIS Zeekaarten Kompassen Een kompas is een navigatie instrument. Het wordt gebruikt om de richting ten opzichte van het Noorden te bepalen. Veelgebuikte kompassen zijn magnetische- en gyrokompassen. Elk schip moet uitgerust zijn met een kompas. Een magnetisch kompas is nog steeds verplicht. Een magnetisch kompas werkt door middel van het aardmagnetisme. Er is niets anders voor nodig om dit kompas te laten werken. Daardoor is het kompas ook te gebruiken wanneer er geen boordspanning is. De nauwkeurigheid van een magnetisch kompas is vaak minder nauwkeurig dan een gyrokompas, doordat er overal op aarde veranderingen in het aardmagnetisch veld zijn, en deze niet nauwkeurig in kaart te brengen zijn. Een gyrokompas is een kompas dat elektriciteit nodig heeft om te kunnen werken. Dit kan nadelig zijn wanneer er bijvoorbeeld een blackout voorkomt. Een gyrokompas is een cardanisch opgehangen gyrotol, die een eenmaal ingenomen stand in de ruimte behoudt en met behulp van precessie noordzoekend is gemaakt. Precessie is de beweging die de draaias van een roterend voorwerp maakt onder invloed van een uitwendige kracht. Een gyrokompas heeft een grotere richtkracht dan een magnetisch kompas, kleinere fouten. En heeft geen last van invloeden van scheepsstaal of veranderingen in het aardmagnetischveld. Moderne kompassen zijn ringlasergyrokompassen en fibre-optic gyrokompassen. Een fibre-optic gyrokompas (FOG) is een kompas dat de faseverschuiving van twee tegen elkaar in roterende lichtstralen meet in een draaiende spoel van glasvezel, het Sagnac-effect. Het is een toepassing van een interferometer. Het wordt een gyrokompas genoemd, maar is dit feitelijk niet, aangezien het geen gebruikmaakt van gyrotollen en het geen bewegende delen heeft. Een ringlasergyrokompas (RLG) is een kompas dat het frequentieverschil van twee tegen elkaar in roterende lichtstralen meet in een draaiende interferometer, het Sagnac-effect. Het wordt een gyrokompas genoemd, maar is dit feitelijk niet, aangezien het geen gebruikmaakt van gyrotollen. 26

27 Radar Een belangrijk hulpmiddel is de radar. Met behulp van dit hulpmiddel kan men een beeld krijgen van de omstandigheden in de omgeving. Met de radar (radio detection and ranging) worden afstanden en richtingen van objecten in de omgeving gemeten. Deze worden weergegeven op een beeldscherm, zodat de navigator een overzichtelijk beeld krijgt van eventuele gevaren in zijn omgeving. Vaak kan de radar deze informatie met een ingebouwde computer verder verwerken zodat eventuele hinderlijke storing verwijderd kan worden of de navigator gewaarschuwd kan worden wanneer er een gevaarlijke situatie ontstaat. Bij deze laatste mogelijkheid spreekt men van een ARPA radar (automatic radar plotting aid), ofwel een hulpmiddel om automatisch bewegingen van objecten in de omgeving te analyseren. Bij slecht of matig zicht kan de radar hulp bieden wanneer het zicht in de omgeving dusdanig slecht is om op het zicht te navigeren. De radar is voorzien van een zender die radiopulsen uitzendt via een richtinggevoelige antenne (de scanner). Doordat de antenne draait worden de pulsen in alle richtingen uitgezonden. De pulsen reflecteren tegen objecten in de omgeving en worden door de antenne weer opgevangen. De tijd die verloopt tussen het uitzenden van een puls en het ontvangen van zijn echo, is een maat voor de afstand van het object tot de antenne. Tevens draait de antenne rond. Dit betekent dat de stand van de antenne tijdens het uitzenden van de puls en het ontvangen van de echo een maat is voor de richting van het object ten opzichte van het voorschip. Radarsystemen komen voor in twee vormen. Een 10cm radar (S-band), en 3cm radar (X-band). Sommige schepen zijn voorzien van beide systemen, of één van beide. Een 3 cm radar is in staat meer details wee te geven in vergelijking tot een 10 cm radar. Neerslag wordt veelal weergegeven als grote vlekken op een 3cm radar. Een 10 cm radar kan als het ware door neerslag heenkijken, maar is minder geschikt voor nauw vaarwater omdat het radarbeeld een minder nauwkeurig beeld geeft. Dieptemeter Aan boord van zeeschepen is het belangrijk om de waterdiepte onder de kiel te kunnen meten. Ten eerste is dat belangrijk om aan de grond lopen te voorkomen, maar het geeft ook een indicatie van de juistheid van de gevoerde navigatie. De gemeten waterdiepte kan vergeleken worden met de gegeven waterdiepte in de kaart. Tegenwoordig worden voor de dieptebepaling echoloden gebruikt. Deze zenden een bundel ultrasone geluidsgolven uit naar de zeebodem onder het schip. Deze voortplantingssnelheid van deze golven in zeewater is bekend. De tijd die verloopt tussen de uitzending en de ontvangst van de door de zeebodem gereflecteerde golven, de echo, wordt gemeten. De waterdiepte kan berekend worden met de formule: D= ((c * t) / 2) + T D = waterdiepte c= voortplantingssnelheid van geluid in zeewater t = de gemeten looptijd van het signaal T = diepgang van het schip Voor c wordt meestal een constante waarde van 1500 m/s genomen. Deze is echter afhankelijk van de temperatuur, zoutgehalte en waterdiepte. 27

28 Log In het verleden was het meten van de vaart van het schip van cruciaal belang. Met behulp van het kompas en de log kon een verbeterde gispositie bepaald worden. Tegenwoordig, met de moderne plaatsbepalingssystemen, is het van minder belang. Toch moet het huidige belang van een goede vaartmeting niet worden onderschat. Als het plaatsbepalingssysteem uitvalt moet men op het giswerk terugvallen. De GPS of elektronische zeekaart kan geen schatting maken van de stroom als er geen informatie van de log komt. Ook bij ARPA radar is het van belang dat er invoer van de log komt. Hij kan anders niet zeegestabiliseerd plotten. Er zijn diverse factoren die de vaart van een schip beïnvloeden. Door de voortstuwing van het schip ontstaat een eigen vaart. De richting is meestal in de richting van het vlak van kiel en stevens. De grootte wordt bepaald door het motorvermogen, grootte en vorm van het schip. De richting zal gelijk zijn aan de ware koers van het schip. De wind zal de eigen vaart van het schip beïnvloeden. Dit hangt af van de richting en kracht van de wind, de grootte en vorm van het onderwaterschip en de grootte en vorm van het bovenwaterschip. Het gevolg van de eigen vaart en de wind is de beweging van het schip door het water. De grootte wordt de vaart genoemd. De richting noemt men de behouden ware koers. Telt men daar de beweging van het water (de stroom) bij op, dan krijgt men de beweging van het schip ten opzichte van de grond. De grootte wordt de grondvaart genoemd. En de richting de grondkoers. Een veel gebruikt log is het dopplerlog. Deze log kan zowel de vaart door het water meten als de vaart over de grond. Afhankelijk van het type wordt de vaart in de x-richting of in de x- en y-richting gemeten. Ook de vaart over de achtersteven kan worden gemeten. 28

29 Satelliet plaatsbepalingsysteem Plaatsbepaling op zee is van zeer groot belang. Dicht bij de kust is het vaak mogelijk om een radar- of zichtpeiling te maken. Op volle zee, waar dat niet mogelijk is wordt gebruik gemaakt van satelliet plaatsbepalingsystemen. Het meest gebruikte systeem is het Amerikaanse GPS (Global Positioning Sytem). Verder zijn er nog het Russische GLONASS en het Europese GALILEO. Aangezien GALILEO nog niet in gebruik is, en GLONASS sinds kort weer operationeel is, behandelen we het GPS systeem, dat al sinds 1995 voor civiele gebruikers operationeel is. Het GPS systeem bestaat uit minimaal 24 werkende satellieten in 6 banen rond de aarde. De satellieten bevinden zich op een hoogte van ongeveer km boven de aarde. Deze hoogte is gekozen zodat de omlooptijd ongeveer 12 uren bedraagt. Waardoor een satelliet per etmaal 2 maal rond de aarde is gegaan. Dit zorgt ervoor dat de satelliet altijd over ongeveer hetzelfde gebied op aarde vliegt. Het voordeel hiervan is dat het eenvoudiger wordt voor de ontvangstinstallatie aan boord om de positie van de satelliet in zijn baan van te voren uit te rekenen. Er zijn zes verschillende banen met ieder vier satellieten. De baanvlakken maken een hoek met het equatorvlak van 55 en zijn zo verdeeld, dat de snijlijnen met het equatorvlak en baanvlak regelmatig over de equator verspreid zijn. De banen verschillen onderling 30 in geografische lengte. Dit zorgt ervoor dat de satellieten evenredig rond de aarde verspreid zijn. Hierdoor kan men overal op aarde, ten allen tijde, ten minste vier satellieten boven de horizon zien. Er zijn in principe minimaal vier satellieten nodig om een betrouwbare positie te berekenen. Aan boord van een schip bevind zich een gps antenne en ontvangstinstallatie. In de installatie zitten een computer, een eenvoudige kwartsklok, en een uitlees- en bedieningseenheid. De ontvanger krijgt via de antenne een code van de satelliet binnen en kan hieraan zijn metingen verrichten. Hierbij wordt in principe de afstand tot de satelliet gemeten. Er komt ook nog een boodschap binnen. De computer kan aan de hand van de boodschap de afstand tot de satelliet berekenen. Wanneer er minimaal vier satellieten bekend zijn, kan de positie van de ontvanger berekend worden. Deze positie wordt weergegeven in breedte- en lengte graden. In moderne GPS installaties is het mogelijk om waypoints van een geplande route in te voeren. Dit zorgt voor een goed overzicht van de geplande route. In figuur 1.16 staat het principe van GPS. De GPS ontvanger meet de afstanden tot de satellieten. De positiebollen die hieruit ontstaan snijden elkaar in de positie van het schip. fig.1.16 bron: Nautische instrumenten en systemen. D.Reedijk 29

30 AIS AIS, Automatic Identification System is een systeem dat informatie van schepen beschikbaar maakt voor andere schepen en autoriteiten aan de wal, zoals een VTS (Vessel Traffic Service). Sinds 2005 is AIS verplicht voor zeeschepen vanaf 300 GT(bruto register ton), oftewel SOLAS schepen. AIS is opgedeeld in de klassen A en B. A is bestemd voor SOLAS schepen. B is bestemd voor niet SOLAS schepen, zoals jachten en schepen onder 300 GT. Het AIS systeem van een schip wordt verzonden op een VHF frequentie. Schepen die binnen VHF bereik zijn van dat schip kunnen de informatie over het schip zien op de AIS transceiver. De verstrekte informatie bestaat uit: Statische data: Scheepsnaam Callsign Afmetingen MMSI nummer (Maritime Mobile Service Identity nummer, geeft identiteit aan een radiostation) Dynamische data: Grondkoers Vaart over de grond Heading Positie Status (onderweg, ten anker, gemeerd, etc.) Reis data: Diepgang Lading (gevaarlijke lading,imdg (International Maritime Dangerous Goods code) Bestemming Wanneer schepen niet in zicht van elkaar zijn doordat een obstakel het zicht ontneemt, en ook geen goed radarbeeld gevormd kan worden, is het met AIS mogelijk om de positie van een ander schip waar te nemen. Communicatie In situaties waarin schepen in het verleden met elkaar wilden communiceren, ging en gaat dit nog steeds door middel van de VHF (marifoon). Doordat AIS nog niet bestond, was het lastig de scheepsnaam van het andere schip te achterhalen. Wanneer een schip een ander schip opriep, was het vooral in de nabijheid van andere schepen lastig te concluderen welk schip bedoeld werd. Dit leidde vaak tot verwarring en mogelijk tot ongevallen. Door de komst van AIS kunnen schepen in de nabijheid van elkaar, door middel van de verstrekte gegevens gemakkelijker concluderen welk schip wat is, en wat deze doet. bron: AIS (PV3) Hand-out Dhr. Procee 30

31 VHF VHF staat voor: Very High Frequency. In het Nederlands de Marifoon genoemd. De VHF installatie bestaat uit een zender/ontvanger (transceiver), voorzien van een telefoon/microfoon en een externe luidspreker. De installatie werk door middel van de scheepsspanning, maar kan in geval van nood door accu's gevoed worden. De VHF is gemakkelijk te bedienen en is door het korte bereik (ca.30 nautische mijl) minder gevoelig voor storingen. Het VHF signaal gaat niet via het aardoppervlak, maar plant zich voort door middel van een directe golf. Hierdoor krijgt men het horizon-bereik. De frequentie is zo hoog dat van een met de aarde meebuigende golf nauwelijks sprake is. En geïoniseerde lagen laten deze frequenties ongehinderd passeren, waardoor er bij VHF frequenties nauwelijks storingen optreden. Verschillende soorten VHF verkeer zijn: Nood- spoed- en veiligheidsverkeer Openbaar verkeer Havenverkeer Nautisch verkeer (intership communications) Onboard traffic (intraship verkeer) Op de Noordzee kunnen schepen onderling contact met elkaar opnemen, wanneer dit door de Officier van de wacht als noodzakelijk wordt beschouwd. Normaal gesproken dient VHF contact zoveel mogelijk vermeden te worden, omdat hierdoor verwarrende situaties kunnen ontstaan. De bepalingen van het BVA (Bepalingen ter Voorkoming van Aanvaringen op zee) zijn altijd van toepassing op de Noordzee. Navtex Navtex staat voor Navigational Telex. Het is een automatische, internationale radiotelexdienst. Bedoeld om navigatieberichten, meteorologische waarschuwingen en belangrijke of dringende berichten aan schepen door te geven. Bijvoorbeeld stormwaarschuwingen of SAR-berichten. Dit soort berichten valt onder MSI-berichten. MSI staat voor Maritime Safety Information. Navtex is tevens een component van de World Wide Navigational Warning Service (WWNWS). Volgens de bepalingen van het GMDSS is het voor elk SOLAS schip verplicht om MSI berichten te kunnen ontvangen. De NAVTEX berichten worden in de MF-band op 518 KHz uitgezonden. En volgens internationale afspraken moet dat op die frequentie in de Engelse taal gebeuren. Wil een station uitzendingen in de nationale taal verzorgden, dan dient dit op 490KHz te gebeuren. Een Navtex gebied is onderdeel van een Navarea. Per Navtex gebied is er één station, die de uitzendingen verzorgt. Dit station krijgt informatie van: Hydrografische diensten (navigatie waarschuwingen) Meteorologische diensten (storm waarschuwingen) RCC's (Rescue Co-ordination Centre voor SAR berichten) 31

32 ECDIS ECDIS staat voor: Electronic Chart Display Information System. Het is een systeem dat wordt gebruikt voor de navigatie aan boord van schepen. Het systeem biedt de mogelijkheid om zeekaarten digitaal weer te geven, met daarop belangrijke en relevante informatie voor de gebruiker. Het systeem kan op het moment gezien worden als aanvulling van papieren zeekaarten. In de toekomst dienen alle schepen voorzien te zijn van ECDIS. Voordelen van ECDIS Integratie van sensoren: GNSS(Global Navigation Satellite System), Dieptemeter, Log, Gyrokompas, Radar, AIS. Vereenvoudiging van de reisvoorbereiding Effectieve monitoring Eenvoudig bijwerken van kaarten Digitale distributie Verhoogde veiligheid Een ECDIS bestaat uit verscheidende onderdelen: Hardware Navigatie sensoren zoals GPS of Loran Gyrokompas, log, dieptemeter Radar/ARPA Computersysteem en display Software Software van de fabrikant voor de weergave en werking van het systeem Informatie Digitale kaarten (ENC (Electronic Navigational Chart)) en correcties Digitale kaarten De digitale kaarten die bij ECDIS voorkomen zijn rasterkaarten en vectorkaarten. Rasterkaarten zijn in wezen gescande papieren zeekaarten. Het is een letterlijke kopie van de kaart. Bij rasterkaarten is maar een schaal mogelijk. Dat is de schaal van de gescande kaart. Het bijwerken van rasterkaarten is vrijwel niet mogelijk, doordat het een digitale afbeelding is van een kaart en niet een digitaal platform waarin alle elementen los van elkaar staan. Vectorkaarten, ook wel ENC's genoemd, zijn de huidige standaard voor ECDIS. ENC staat voor Electronic Navigation Chart. ENC's worden gemaakt door Hydrografische organisaties. Een ENC is een kaart waarin alle gegevens als individuele elementen zijn opgeslagen. Tevens bestaat een ENC uit meerdere lagen, om bij verschillende schalen de juiste informatie weer te geven. Het bijwerken van ENC's gebeurt digitaal, dit kan zijn door middel van een USB stick of DVD. Met papieren kaarten moet elke kaart handmatig worden bijgewerkt. Dit is met ENC's verleden tijd, waardoor veel tijd bespaard word. 32

33 Zeekaarten Het doel van een zeekaart is aan boord goede informatie te hebben van het gebied waar doorheen gevaren moet worden. Waterdiepte, kustlijnen, haveningangen, bakens en betonning, stroomgegevens, alle informatie waaraan behoefte is voor een veilige navigatie moet op de zeekaart aanwezig zijn. Aan boord wordt bij de reisvoorbereiding door de betreffende Officier koerslijnen in de kaart getekend. De benodigde kaarten worden in de kaartentafel bewaard, en tijdens de reis gebruikt. Tijdens de reis worden de koerslijnen en posities gecontroleerd op juistheid. Ook worden op zee, met een vast interval posities in de kaart genoteerd, voorzien van de tijd en een notitie in het logboek. Zeekaarten komen in verschillende soorten Overzeilers Dit zijn kaarten met een kleine schaal, waardoor er een groot gebied wordt weergegeven op een kaart. Deze kaarten worden gebruikt bij oceaanoversteken. Op de Noordzee zal dit type kaart niet veel gebruikt worden. Koers- of trekkaarten Deze kaarten dienen voor navigatie op grote afstand uit de kust. Ze hebben een grotere schaal dan overzeilers, en geven een beter overzicht over een gebied. Wanneer dichter bij de kust wordt gevaren, is het beter om gebruik te maken van kustkaarten. Dit type kaart zal gebruikt worden op de Noordzee. Kustkaarten Kustkaarten worden gebruikt voor navigatie dicht bij de kust. Deze kaarten geven nauwkeurig informatie weer met betrekking tot de waterdiepte, navigatiekenmerken, kustverlichting enzovoort. Detail- en plankaarten Detailkaarten dienen voor het aanlopen en binnenvaren van havens en reden. Ze hebben een kleine schaal. In de kaart zijn vaak meerdere plannen weergegeven. Dit zijn kleine afbeeldingen van gebieden die van belang kunnen zijn. Bij de navigatie moet altijd de kaart met de grootst mogelijke schaal gebruikt worden, om een zo veilig en overzichtelijk beeld te krijgen. 33

34 Verkeersbegeleiding Verkeersbegeleiding (Vessel Traffic Services; VTS) vindt vooral plaats in de aanloopgebieden naar de zeehavens, de waterwegen naar de zeehavens, en in de zeehavens zelf. Verkeersbegeleidende systemen bevinden zich inmiddels in alle aanloopgebieden en toegangen tot de (grotere) zeehavens. Ze bestaan primair uit bemande verkeersposten van waaruit het scheepvaartverkeer continu wordt begeleid. Verkeersbegeleiding voorziet primair in (interactieve) verstrekking van actuele verkeersinformatie aan de scheepvaart, maar daarnaast ook in het organiseren (plannen) en actief ordenen van het scheepvaartverkeer. Om verschillende redenen is er geen structurele verkeersbegeleiding van de passerende scheepvaart; wel vindt in incidentele gevallen verkeersbegeleiding op de Noordzee plaats als bijvoorbeeld mijnbouwactiviteiten of de afwikkeling van incidenten die daartoe aanleiding geven. Bron: PDF Integraal Beheerplan Noordzee

35 3. Wat zijn de gevaren voor de scheepvaart van windmolenparken in de Noordzee? Het kabinet Rutte II heeft als doel gesteld om voor % hernieuwbare energie te realiseren voor Nederland. Hernieuwbare energie is natuurlijk niet alleen windenergie maar kan op verschillende manieren worden opgewekt. De doelstelling 16% wordt echter wel berekend met een verwachte finale energievraag. Energie kan namelijk moeilijk bewaard worden en daarom is 16% een indicatie waarop men initiatieven gaat maken zoals het plannen van windmolenparken. Deze 16% wordt dan uiteindelijk weergegeven als een bedrijfsrelevante grootheid, het aandeel dat bijvoorbeeld windenergie op zee heeft om tot 16% te kunnen voldoen. Fig.1.17 bron: NWEA Hieruit blijkt dat voor windenergie geldt dat er 5 Gigawatt opgesteld vermogen wordt gevraagd bij 3800 vollasturen. Naast de parken die momenteel operationeel zijn (ruim 200 MW) zal er bij gebouwd moeten worden in het Noordzee gebied en momenteel is daar onderscheid te maken in 3 categorieën. 1. Projecten met SDE beschikking maar nog niet gerealiseerd. SDE is een subsidievorm van wat het kabinet heeft vrijgemaakt voor Stimulatie Duurzame Energieontwikkeling. Deze categorie betreft een gezamenlijk vermogen van 730 MW. 2. Projecten met een vergunning maar zonder SDE beschikking. Deze projecten liggen dus nog op de plank en hebben een capaciteit van zo n 2,5 GW. 3. Om tot de 5 GW te komen is er nog 1,5 GW nodig uit ongedefinieerde projecten die pas kunnen worden gerealiseerd als het National Waterplan is gepresenteerd. Voor wind op zee alleen is een openstelling nodig van ongeveer miljard euro waarbij een aanname is gemaakt van een energie kostprijs van 15 eurocent per kwh. De plannen die er liggen voor Nederland zijn een voorbeeld van de vraag naar duurzame energievormen die men aan wil wenden om tot een nationale verduurzaming te komen. De Noordzee is daarvoor bij uitstek een goed ontwikkelingsgebied vanwege de windzekerheid en waterdieptes (ondieptes). Voor de aanleg van windmolenparken is dit van belang omdat de fundaties in de zeebodem worden geheid waarop de uiteindelijke windmolen bevestigd wordt. 35

36 Fig.1.18 Bron: Chalmers University of Technology Als we deze ruimte bekijken op de Noordzee en we beschouwen het als vrije zee is te zien dat het een gebied is waar goed windparken aangelegd kunnen worden. Echter is het geen vrije ruimte en het gebied is erg belangrijk voor de import en export van goederen over zee wat een groot economisch belang vertegenwoordigt. Omdat een groot deel van de plannen voor windenergieparken op de Noordzee nog niet zijn gerealiseerd is het belangrijk om te kijken wat het frictie effect kan zijn tussen de belangen van duurzame energie en het belang van zeescheepvaart op de Noordzee gezien vanuit het perspectief van de zeevarenden. Door de bouw van windmolenparken zullen gebieden gebruikt moeten worden die op dit moment intensief door de scheepvaart gebruikt worden, dit is te zien aan de volgende reeks afbeeldingen. Op grond van het samenbrengen van AIS plots (zie hoofdstuk 2: AIS) en door deze te analyseren kunnen we een beeld schetsen over de gebruikte routering van schepen over de Noordzee. Hierin is de route die wordt gevaren door schepen bekeken en de kwantiteit aan schepen. Door de beperking van het zendbereik van het AIS systeem is te zien dat er gebieden zijn die niet gemonitord kunnen worden en staan aangegeven op de kaart. Dit is data die verzameld is over

37 Fig Bron: Chalmers University of Technology Hierin is duidelijk te zien dat de intensiteit van de scheepvaart in dit gebied erg groot is en dat de kust van Nederland vrijwel geheel bevaren wordt. Ook belangrijke ontwikkelingsgebieden in de Noordzee zijn de Duitse bocht, de oostkust van het Verenigd Koninkrijk en het Skagerrak. Kijkend naar de recente situatie dan hebben we ook te maken met scheepsongevallen in dit gebied zoals aanvaringen door de hoge verkeersintensiteit en bottlenecks zoals het Engels Kanaal, Skagerrak en de aanvaarroute naar de Elbe/ Kielerkanaal. Hier is duidelijk te zien dat zich meer ongevallen voordoen in kustgebieden dan op open zee maar ook heel duidelijk dat op plaatsen waar de verkeersconcentratie groot is er een groter aantal ongevallen zijn geweest. Hoewel de relatie met OREI s (Offshore Renewable Energy Installations) hierbij nog niet is meegenomen geeft het weer dat het Noordzeegebied een grote mate van aandacht verdiend aangaande de veiligheid door de vaartuigen maar ook door de maritieme ruimtelijke planners. 37

38 3.2 Effecten van windmolenparken op de veiligheid In de nabije toekomst worden er ontwikkelingen verwacht op gebied van de aanleg van offshore installaties zoals windmolenparken in lijn met het Kyoto Protocol waarbij duurzame energievormen een groter deel gaan uitmaken van de energievoorziening. Hetgeen zal worden gerealiseerd in gebieden die door bijvoorbeeld scheepvaart, visserij en pleziervaart worden gebruikt Gevaar voor aanvaring schip/ windturbine De planning van windmolenparken wordt gemaakt door middel van modellen zoals de analyses van scheepvaartstromen en punten van aandacht waarbij de scheepvaart een verhoogd risico loopt, genoemd in hoofdstuk 3.1. Ook al worden de windmolenparken niet dichtbij scheepvaartroutes of routes die zijn verlegd voor de aanleg van deze parken gebouwd, dan bestaat er nog wel degelijk een risico op milieuschade in geval van een aanvaring van schip en windturbine. Om deze reden is er door de Germanischer Lloyd een risico analyse gemaakt voor twee windmolenparken in de Zweedse en Duitse EEZ waarbij een zogenaamde basis risico analyse gemaakt is. Dit betekent dat er is gekeken naar de risico s voor aanvaring zonder veiligheid verhogende maatregelen. De uitkomst hiervan is een statistische kans van een aanvaring in het Zweedse park met een interval van 251 jaar, in het Duitse van 158 jaar. Worden veiligheid verhogende middelen wel meegenomen in de analyse dan komen we op een interval tussen twee aanvaringen van 1000 jaar in het Zweedse onderzoek en voor Het Duitse onderzoek 207 jaar. Het Duitse getal ligt een stuk lager omdat alleen AIS en een Traffic Seperation Scheme konden worden gezien als veiligheid verhogende middelen. Hierbij Is het wel belangrijk dat het hierbij over twee windmolenparken gaat en deze cijfers niet opgaan voor alle Duitse en Zweedse windmolenparken. Fig Windmolenpark Kriegers Flak, Duitse EEZ 38

39 Windmolenparken en routering Bij het plannen van een route zal de navigator zelf een risico analyse moeten maken waarbij de passeerafstand tot windmolens wordt meegenomen. Tijdens de reis zijn windmolenparken voor de navigator goed visueel te identificeren en met behulp van de radar in goede meteorologische condities. De gele transitiesectie van een windmolen mag niet minder dan 15 meter boven Highest Astronomical Tide (HAT) en daarop staat de 70 tot 80 meter hoge toren met windturbine. De bladen van de rotor kunnen wel 60 meter lang zijn wat een totale hoogte kan zijn van ongeveer 150 meter. In dit geval en bij een ooghoogte van 3 meter kan de observeerder de tips van de bladen zien op 28 nautische mijl afstand. Zou de constructie 70 meter hoog zijn, is de afstand dat de observeerder hem kan zien 20 nautische mijl. Afstand windmolens De afstand tussen de turbines in een windmolenpark is normaal gesproken 500 meter of meer, afhankelijk van de grootte van de windmolen. Dit is om het rendement te verhogen van de windmolens doordat de windkracht direct achter een windmolen met 10% wordt afgenomen door het rotor effect. De bladen van de windmolens mogen niet lager zwaaien dan 22 meter boven Mean High Water Spring. Schepen met een grote air draught zullen hier rekening mee moeten houden door uit de buurt te blijven. Waterdiepte Grotendeels worden recent opererende windmolenparken aangelegd in relatief ondiep water zoals ondieptes en zandbanken. Hierdoor ontstaat er een natuurlijke barrière tussen schepen met grotere diepgang en deze windmolenparken. Echter worden de nieuwe generaties windmolenparken wel geconstrueerd in dieper water en daardoor nabij de scheepvaartroutes die in dat geval leiden tot dicht langs windmolenparken. Zeebodem veranderingen Er is een mogelijkheid dat windmolenparken een invloed gaan hebben op de omliggende waterdieptes. In gebieden met een dynamische zeebodem en sterke getijdenstromen is er een grote kans dat de zeebodem in het windmolenpark veranderd maar ook in de buurt van deze windmolenparken kan het effect hebben op de waterdiepte. Met een dynamische zeebodem wordt bedoeld dat het aan veranderingen onderhevig is door bijvoorbeeld het transport van zand door de getijdestromen. De windmolenfundatie houdt deze vrije stroming van water tegen waardoor er clusters van zand ontstaan, zwaarder dan het zeewater kan transporteren en worden hierdoor afgegeven aan de zeebodem. Hierdoor kan de diepte informatie op de zeekaart voor de navigator snel onbetrouwbaar worden. Getijdestromen Doordat de eerder genoemde vrije stroom van zeewater verstoord wordt kunnen er plaatselijke verschillen ontstaan in de getijdestromen. Deze verschillen kunnen zowel zijn de snelheid als richting. In geval van een verandering van de zeebodem is er een groter verschil te merken van getijdestroom. Windmolenparken die dicht bij elkaar zijn geplaatst kunnen beide een effect hebben op de stroom. Ook kunnen er lokale veranderingen zijn zoals draaikolken bij een sterke getijdestroom. De navigator zal zich hier bewust van moeten zijn. Er gaat vaak een lange tijd overheen voordat er een betrouwbaar getijdemodel kan worden gemaakt en in de tijd dat er windmolenparken worden aangelegd worden kan de gebruikte (recente) informatie al gedateerd zijn. 39

40 Industrieverkeer In de aanlegfase van een windmolenpark kan dit ongeveer 700 scheepsbewegingen aantrekken per dag. Hierbij zijn ook veiligheidsboten in dienst die rond het gebied varen. De ondieptes waar de windmolenparken op gebouwd worden kunnen zorgen voor opwelling van voedingrijk water waardoor het vissen aantrekt. Deze gebieden zullen dus mogelijk ook bevist worden. Al deze schepen kunnen wegvallen uit het zicht van de navigator achter een of meerdere windmolens. Men moet zich ervan bewust zijn dat een goede uitkijk, vermeld in de International Regulations for Preventing Collisions at Sea (COLREG), een uiterste noodzaak is bij het navigeren in en rondom een windmolenpark. Transformatoren Bij elk windmolenpark zal een transformatorplatform worden geplaatst waar de kabels van ieder individuele windmolen of de in serie aangesloten Array kabel aankomt en er door kabels de energie kan worden getransporteerd naar de wal. Deze kabels lopen onder de zeebodem en zijn begraven. Of deze worden weergegeven op de zeekaart is afhankelijk van de schaal waarop deze kaart is weergegeven. Dit is van belang als een schip intenties heeft om te (nood)ankeren. 3.3 Effecten tussen windmolenparken en navigatie/communicatiesystemen Radar De windmolens zullen elk een echo weergeven op het radarscherm en met grote hoeveelheden zal dit mogelijk tot problemen leiden. Zo kan het waarnemen van schepen in het gebied moeilijker worden door de hoeveelheid echo s. In 2007 is er onderzoek gedaan naar het effect van windmolenparken op de radar bij het Kentish Flats windmolen park. Dit park ligt op de aanlooproute naar de Thames die onder andere leidt naar Londen. De verkeersstroom in het Princess kanaal is 40 tot 50 schepen per dag en de andere kanalen 10 tot 30 schepen per dag. Hierbij werden onder andere radarbeelden van verschillende schepen opgenomen maar ook de discussies op de brug tussen bijvoorbeeld loods, kapitein, officieren, matrozen en onderzoekers. 40

41 Uit de observaties is gebleken dat: Er is veel verschil in de installatie van radar instrumenten bij de schepen tegenwoordig. Reflecties door obstructies aan boord van het schip kunnen zorgen voor lineaire of kleine sector verstorende echo s, zoals te zien in de volgende afbeelding: - Fig Reflecties veroorzaakt door obstructies aan boord (A, B en C) Reflecties door platte onderdelen aan boord van het schip kunnen zorgen voor gespiegeld radarbeeld Fig Mirror image Reflecties van gecombineerde effecten hierboven genoemd zorgen voor verstoorde gespiegelde berichten. 41

42 Uit de eerste analyses bleek dat 1/3 e van de onderzochte schepen geen van deze effecten heeft ondervonden die noemenswaardig waren. Lineaire, kleine en grote sector reflecties van de zij lobben van het radarsignaal en meerdere reflecties van de windturbine kunnen zich manifesteren bij kleinere afstand tot de windmolens. Uitrekken van targets is mogelijk op de radar display wanneer uitgelijnd op duidelijke formaties zoals die zijn te zien in een windmolenpark. Windturbines veroorzaken sterke radar echo s Er zijn enkele gevallen ontdekt van het schaduwen van targets, deze waren niet zichtbaar doordat deze zich achter een windmolen(park) bevonden. Uit de testen en discussies is gebleken dat; Het geprojecteerde beeld op een radar display kan verstoord worden door andere sterke echo s dichtbij het observerende schip, de getrainde observeerder kan deze effecten onderscheiden en weet wat hieraan ten grondslag ligt. Reflecties en verstoringen door de scheepsonderdelen veroorzaken veel van deze effecten die te zien zijn op het radarscherm, hierdoor kunnen we concluderen dat de sterke echo s van windmolenparken de kwetsbaarheid van de scheepsradarscanner blootlegt. De effecten die te zien waren hadden een direct verband met de vaart die het schip liep bij het passeren van een windmolenpark. In de omstandigheden van de testen konden de navigators effectief schepen ontdekken zowel in het windmolenpark als erachter. Kleine boten die in of bij het windmolenpark opereren waren detecteerbaar. De automatic gain functie van de radar kan deze echter wel wegfilteren. Echo s van kleine boten versmelten wel met de sterkere echo s van de windturbines als deze er dichtbij vaart. Hierdoor worden deze onzichtbaar voor de radar operator en het wordt onmogelijk om de ARPA te gebruiken door target swap. Hierdoor wordt het moeilijk om te bepalen of er een kans op aanvaring aanwezig is wanneer het zicht beperkt is. Moderne handelsvaart schepen vooral kunnen zijn uitgerust met een radar scanner die niet erg goed is geplaatst in relatie tot de obstructies aan boord van het schip die de goede werking van de radar kunnen beïnvloeden. Schepen uitgerust met AIS hadden geen signaalverlies buiten of in het windmolenpark. GPS, VHF, mobiele telefoon en AIS De werking van Global Positioning Systemen (GPS), Very High Frequency (VHF) radio s, mobiele telefoons, Automatic Identification System (AIS), Ultra High Frequency(UHF) radio en andere korte golf apparaten worden vrijwel niet beïnvloed door windmolenparken Windmolenparken en schepen in noodsituaties In een druk gebied zoals de Noordzee komt het voor dat er schepen in moeilijkheden komen door bijvoorbeeld sterke wind, golfslag, motorproblemen, brand, schuivende lading et cetera. Zodra een schip in problemen komt door bijvoorbeeld een hoge golfslag of deining dan is een van de methodes om het effect door versnelling en stampen van schip en lading te verminderen om koers te veranderen. Dit wordt bijliggen genoemd waarbij het schip ongeveer 30 graden van de golfrichting stuurt. Bij motorproblemen kan een schip een blackout krijgen wat betekent dat onder andere de voortstuwing van het schip wegvalt. In beide gevallen kan er ruimte nodig zijn om uit te wijken. Die benodigde ruimte kan beperkt worden door de aanwezigheid van windmolenparken. De elektriciteitskabels die onder de zeebodem lopen maken locaties ongeschikt om te ankeren. De locaties waar men niet kan ankeren worden aangegeven op de zeekaart. 42

43 4. Hoe kan er geanticipeerd worden op het ontstaan van deze gevaren? De scheepvaartsector zal door de ontwikkeling van offshore installaties in de Noordzee te maken krijgen met een volledig nieuwe situatie. De navigeerbare ruimte op de Noordzee zal gedeeld worden met andere gebruikers zoals de ontwikkelaars van duurzame energievormen. De scheepvaartroutes zijn gemonitord en daaruit kunnen de voornaamste scheepvaartstromen worden weergegeven. De data die men gebruikt heeft zijn verkregen van bijvoorbeeld de AIS installaties aan boord van schepen. De verkregen informatie geeft een beeld van de scheepsroutes uit het verleden. Om de ontwikkeling van scheepvaart te voorspellen is een moeilijke zaak aangezien deze sterk afhankelijk is van de economie en concurrentieposities ten opzichte van andere markten. Of de verkeersintensiteit zal toenemen of afnemen is daarom moeilijk te voorspellen maar wat duidelijk is dat de routes die deze schepen varen zullen moeten worden herzien. Het gezamenlijke oppervlak van alle windmolenparken en de belangen van landen die aan de Noordzee grenzen bij windenergie zijn factoren die daarbij ook moeten worden meegenomen waarbij de veiligheid voorop komt. De veiligheid kan men vergroten door bijvoorbeeld veiligheidszones te bepalen voor alle offshore installaties. Deze zones moeten worden bepaald voor elke aparte installaties, rekening houdend met elke specifieke situatie. Ten eerste zullen we moeten kijken naar de wetgevingen die van kracht zijn. Hierbij is The UN Convention on the Law of the Sea (1982) (UNCLOS) een overkoepelende wetgeving met bepalingen voor zeeën en oceanen waarbij onderwerpen zoals veiligheid van navigatie en bescherming van het milieu behandeld worden. Onder UNCLOS Part V artikel 76 mogen kuststaten Economische Exclusieve Zones (EEZ) vaststellen. Windmolenparken worden die in deze EEZ worden ontwikkeld concurreren met andere gebruikersdoelen van de zee zoals de zeevaart. Met de vaststelling van een EEZ heeft de desbetreffende staat daar soevereiniteitsrecht op wat betekent dat de lokale wetgeving van toepassing is. Fig Verdeling EEZ gebieden in de Noordzee, Bron: wikipedia 43

44 Volgens Rijkswet artikel 3(1999) is een Exclusieve Economische zone: a. soevereine rechten ten behoeve van de exploratie en exploitatie, het behoud en het beheer van de levende en niet-levende natuurlijke rijkdommen van de wateren boven de zeebodem en van de zeebodem en de ondergrond daarvan, en met betrekking tot andere activiteiten voor de economische exploitatie en exploratie van de zone, zoals de opwekking van energie uit het water, de stromen en de winden; b. rechtsmacht ten aanzien van de bouw en het gebruik van kunstmatige eilanden, installaties en inrichtingen, het wetenschappelijk zeeonderzoek en de bescherming en het behoud van het mariene milieu. De staat heeft het exclusieve recht om binnen haar EEZ om energiebronnen te exploiteren, de constructie van duurzame energie installaties te autoriseren en te exploiteren maar ook het toestaan van wetenschappelijk onderzoek en visserij. Fig De EEZ strekt zich tot 200 zeemijl buiten de kust uit, bron: wikipedia De staat heeft volgens UNCLOS artikel 60 (1&2) exclusieve jurisdictie over platformen en constructies binnen de EEZ. UNCLOS artikel 60 (3) geeft aan dat de kuststaat tijdig aanwijzingen moet geven over de positie van offshore wind installaties en de vastgestelde veiligheidszones. Het betekent dat de gebruikers tijdig op de hoogte zijn van bepaalde obstructies die een gevaar voor de navigatie kunnen vormen. 44

45 4.2 Veiligheidszones Volgens de UNCLOS zeerechtbepalingen heeft de kuststaat de gerechtelijke volmacht om redelijke veiligheidszones te realiseren rond kunstmatige eilanden, offshore installaties en constructies. In deze zones mag het de nodige maatregelen om de veiligheid van navigatie te waarborgen maar ook van de kunstmatige eilanden, offshore installaties en constructies. De breedte van de veiligheidszone zal worden vastgesteld door de kuststaat maar in overeenstemming met de internationale standaard vastgesteld door de International Maritime Organisation in resolutie A.671(16) safety zones and safety of navigation around offshore installations and structures. Hierbij staat onder andere voorgesteld dat de overheidsstaat tijdig onderzoek doet naar de patronen van scheepvaartverkeer en vaststelt of er een potentieel gevaar bestaat. Ook moet ervoor worden gezorgd dat de exploitatie van natuurlijke bronnen op het continentaal plat (territoriale water) en de EEZ de aanlooproutes en scheepsroutes niet hinderen. De veiligheidszone zal verboden gebied zijn voor de schepen, behalve schepen die als werkverkeer beschouwd kunnen worden voor de bepaalde offshore installatie of constructie. Hoewel deze zone betreden mag worden door schepen: In noodsituaties In geval er een leven gered kan worden of eigendom In geval van overmacht Bij het vaststellen van een veiligheidszone kunnen we uitgaan van verschillende variabele factoren die een effect kunnen hebben op de veiligheid van navigatie. Weer: Verminderd zicht (mist, neerslag, etc.) Windkracht en richting Zeestaat IJsvorming Daglicht condities Getijden en lokalen stromen: Nacht Ochtendschemering Dag Avondschemering Omstandigheden: Schepen beperkt door haar diepgang Visserij Schepen not under command Schepen beperkt in haar mogelijkheid om te manoeuvreren Schepen met vaste routes Elektronica: Schepen zonder AIS (bijvoorbeeld schepen die niet hoeven te voldoen aan SOLAS wetgeving) of schepen met uitgeschakelde AIS. Beperking van de RADAR en ARPA (zie deelvraag 3) Ander: Mogelijke ongelukken met schepen 45

46 Zo staat vast dat er rekening moet worden gehouden met verschillende situaties zoals noodsituaties. Bij een noodstop kan een schip bijvoorbeeld een noodstop maken door een rondtorn te maken. Hierbij maakt het schip een noodmanoeuvre door 180 graden te draaien. Voor te stellen is dat in een gebied van windmolens deze ruimte beperkt wordt. Een manier om de veiligheidszone te benaderen is als volgt: Fig bron: Ben Scherpenzeel Benadering voor de bepaling van een veiligheidszone TSS en offshore installatie, Bron: Ben Scherpenzeel, e-navigation foundation for static information. Zoals eerder vermeld is het aan de rechtmatige staat om voor haar behorende EEZ een passende veiligheidszone te bepalen. Het kan om die reden zijn dat er verschillen ontstaan zodra men een passage heeft die door meerdere Exclusief Economische Zones leidt. 46

47 Fig Voor de navigator is het belangrijk om te weten hoeveel ruimte er is om een noodmanoeuvre te maken. Echter kan de veiligheidszone gebruikt worden door bijvoorbeeld de visserij en de scheepvaart die gerelateerd is aan de aanleg/ onderhoud van het windmolenpark. De intensiteit van de scheepvaart neemt vooral toe in de ontwikkelingsfase van een windmolenpark door het aantal scheepsbeweging van en naar deze windmolens. De verschillende marges die een staat kan aanhouden en de beschikbare ruimte zal worden ingedeeld door marine spatial planners, dat zijn de ruimtelijke ordenaars die worden aangesteld door de desbetreffende staat. 4.3 Traffic Separation Schemes Deze planning gaat in overeenstemming met bijvoorbeeld de International Maritime Organisation s General Provisions on Ship s Routeing. Hierin staat bijvoorbeeld vastgesteld: The purpose of ships routeing is to improve the safety of navigation in converging areas and in areas where the density of traffic is great or where freedom of movement of shipping is inhibited by restricted sea room, the existence of obstructions to navigation, limited depths or unfavorable meteorological conditions (GPSR 1.1) Traffic separation schemes shall be designed so as to enable ships using them to fully comply at all times with the IMO s International Regulations for Preventing Collisions at Sea, 1972, as amended (GPSR 6.8) Hierbij wordt aangegeven dat een Verkeersscheidingstelsel zo moet worden ontworpen dat het kan voldoen aan de bepalingen ter voorkoming van aanvaringen op zee. Hierbij kan men bepalen of het valt onder Regel 9 Narrow Channels of Regel 10 Traffic separation schemes. Door de toename van scheepsbewegingen en de afname van navigeerbare ruimte zal wetgeving de veiligheid moeten waarborgen en waar regel 9 zou worden toegepast daar mogen schepen niet oversteken als dat een schip hindert die alleen in het narrow channel kan navigeren. Een knooppunt waar verschillende scheepvaartroutes samen komen of elkaar kruisen kan zorgen voor ongewenste situaties wanneer er weinig uitwijkmogelijkheden zijn door bijvoorbeeld omliggende offshore constructies zoals windmolenparken. Onder de wetgeving geldt een uitwijkplicht die hierdoor in het geding kan komen. Een oplossing daarvoor kan zijn de plaatsing van een rotonde. Hierbij is de vaarrichting van schepen tegen de klokrichting in. Het centrale punt van de rotonde is een separatiezone (nummer 4 in fig.) 47

48 Fig bron: maritimeknowhow.com 4.4 Training Naarmate de bemanning meer te maken krijgt met de terug gedrongen navigeerbare ruimte zal de officier te maken krijgen met onbekende situaties. De situaties betreffen onder andere nieuwe routes maar ook de effecten van de windmolenparken op het tijdig signaleren van andere schepen door zicht en/ of navigatie apparatuur. De (toekomstige) officier moet zich bewust zijn van de beperkingen van zijn apparatuur zoals de RADAR en ARPA. Ook de beperkte ruimte zal een officier moeten motiveren om meer te weten over de manoeuvreer eigenschappen van zijn/ haar schip. Een training die valt onder de Standards of Training, Certification and Watchkeeping (STCW), waar de trainingen en certificering van (toekomstige) officieren staat vastgesteld, moet een bewustwording creëren van de beperkende factoren door een windmolenpark voor een navigator. 4.5 Verkeersregulatie Een optie om de veiligheid voor de scheepvaart te verbeteren is door regulatie, hierbij is er echter wel een controlerende organisatie nodig zoals een verkeerscentrale. In de luchtvaart maken luchthavens al langer gebruik van time slots waar een vliegtuig een bepaalde tijd krijgt waarin het op een bepaalde locatie of landingsbaan moet zijn. Ook in bijvoorbeeld het Panamakanaal is dit een gebruikt systeem. Op de Noordzee is dit ook te realiseren voor het aanlopen van havens maar ook bij het passeren van gebieden met veel windmolenparken en een hoge verkeersintensiteit. Aan de Verkeerscentrale wordt de bestemming doorgegeven en de voorgenomen route (intended track). Schepen kunnen worden geclassificeerd worden waardoor men een risicogetal kan koppelen aan een schip inclusief lading. Met alle informatie die de Verkeerscentrale ontvangt kan er een time slot bepaald worden, een marge waarin het schip zich veilig kan bewegen en voor de centrale een passeerschema. Door het verkeer te reguleren wordt voorkomen dat schepen in situaties komen waarbij er een uitwijkmanoeuvre gemaakt moet worden. Is een schip te laat bij een controlepunt dan zijn er wachtgebieden (zogenaamde safe havens) die ook gebruikt kunnen worden voor schepen in moeilijkheden. 48

49 Fig