Windturbines op de waterkering STW onderzoek multifunctionele waterkeringen Prof. dr. ir. Matthijs Kok dr. ir. Paul Hölscher
Multifuntionele Waterkeringen STW onderzoek ( Perspectief ) Start: 1 januari 2012, duur: 5 jaar Integraal: techniek, risico-analyse, stedebouwkundig, landschappelijk, governance TU Delft (drie faculteiten), Wageningen, UTwente 12 promovendi, 4 postdocs Samenwerking met gebruikers via cases Case:`Windturbines op de waterkering
Waarom windmolens op en nabij waterkeringen? Het plaatsen van een windturbine in zee is twee keer zo duur als het plaatsen van een windturbine op land. Landschappelijk gezien geniet het de voorkeur om windturbines te plaatsen op dan wel naast lijnvormige elementen in het landschap om zo verrommeling van het landschap tegen te gaan (`Een choreografie van 1000 windmolens` van de Rijksadviseur voor het Landschap in 2010).
Welke aspecten in STW onderzoek? Techniek: beschrijving van faalmechanismen Risico: bijdrage aan overstromingskans, wat is aanvaardbaar? Landschappelijk: inpassing in de omgeving Governance: hoe kan het worden geregeld?
Huidige beleid Plaatsing binnen de kernzone Waterkerend object Plaatsing buiten de kernzone: Niet-waterkerend object Niet toegestaan Geen negatief gevolg voor de veiligheid: Toegestaan Terecht? Hoe te toetsen? March 19, 2013 bron: Beleidsregel voor het plaatsen van windturbines op, in of over rijkswaterstaatswerken, 2 juli 2002 (via: mijnwetten.nl)
Waar niet mogelijk geen windturbines?? March 19, 2013 bron: Waterschap Zuiderzeeland http://decentrale.regelgeving.overheid.nl
Faalmechanismen technisch omvallen turbine afvallen wieken schade door trillingen piping erosie Aspecten onderhoud / beheer bereikbaarheid aanpassingen complexere toetsing extra inspectie extra onderhoud minder flexibiliteit complexere situatie March 19, 2013 bron: Waterschap Zuiderzeeland http://decentrale.regelgeving.overheid.nl
Relevante fases levenscyclus 0 vergunning / ontwerp 1 realisatie 2 exploitatie 3 ontmanteling tijdens ontwerp: geen fysiek risico waterkering, wel worden alle fases doorlopen Nieuw type constructie in de waterkering: geen ervaring! March 19, 2013
Extra risico s Windmolen is NWO, extra ten opzichte van andere NWO s: de grootte van de constructie bezwijken van de constructie de aanwezigheid van trillingen? March 19, 2013
Hoe groot? 120 m 10 m 20 m 1:4 20 m March 19, 2013
Hoe groot? 120 m 20 m March 19, 2013
Realisatie fase Grootte grote bouwput lange bouwtijd Trillingen trillen van een damwand heien palen March 19, 2013
Trillingen tijdens de levensduur In bedrijf trillen van rotorbeweging windbelasting permanent -> verweking vermoeiing kiervorming Storm situatie rotor staat stil stormbelasting op mast hoogwater golfbelasting March 19, 2013
Einde levensduur Onderscheid tussen Windturbine en Fundering: 1. verwijderen rotorbladen, gondel en mast: eenvoudig 2. verwijderen funderingsblok: explosieven (?) 3. verwijderen palen: uittrillen, holtes opvullen March 19, 2013
Heitrillingen Praktische strategie schat heitrillingen (CUR 166) bepaal stabiliteit (D geo Stability) beoordeel verweking (relatieve dichtheid) Witte vlekken assessment model (bovengrens) kennis verweking is onvoldoende koppeling verweking-stabiliteit ontbreekt
Ander paaltype (niet heien) geen trillingen risico op spleetvorming, piping en kwel kennis over risico trillingen is wenselijk
Turbine ongeluk bij storm situatie grond-constructie interactie turbine buitenkern zone gondel treft kernzone (?) welke kansen?
Trillingen in de grond tijdens storm talud 1:5 windbelasting paalbelasting trek + variabel paalbelasting trek + variabel paal (model = wand) belasting op fundering: horizontale kracht op paal en moment = verticale kracht op paal
trillingen onder talud bij 15 Hz + 15% - 15% trillingssnelheid ~ schuifspanning
Horizontale kracht paalbelasting gemiddeldde + variabel paal (model = wand) talud 1:5 horizontale vervorming: risico op vermoeiing ruimte en kwel schoorpaal?
Wat moet er gebeuren dynamische belasting op molen en fundering berekenen en meten (?) gedrag fundering en grond (spanningen, dilatantie / contractie, lange termijn effect) deterministisch / probabilistisch gevolgen voor toelaatbaarheid en toetsing i.v.m. faalmechanismen
Aanvaardbaar risico Bijdrage van Niet Waterkerende Objecten aan de overstromingskans is een percentage van de veiligheidsnorm, geinterpreteerd als een overstromingskans; Deze benadering kan ook worden toegepast voor Windmolens Vraag is dan nog wel: welk percentage? Onderdeel van faalkansbegroting
Planning Onderzoek wordt nu gestart, onder begeleiding van de STOWA Vraag is nu alleen technisch, maar ook bv governance aspecten kunnen worden meegenomen Eind dit jaar de resultaten