Conische ringen verbinden transitiestuk aan monopile

De omvang van offshore windturbines en waterdieptes nemen toe. Daarmee groeit ook de belasting op de fundering en vooral op het transitiestuk. KCI Engineering heeft een eenvoudige en doeltreffende constructie van conische stalen ringen ontwikkeld. Het installeren gaat 30% sneller en speciaal onderhoud is overbodig, aldus Dirk Pulles van KCI, partner van Offshore Wind Innovators. De testen zijn inmiddels achter de rug.

Voor welk probleem hebben jullie een oplossing gevonden?

“Voor het transitiestuk dat monopiles verbindt met de fundering zijn twee methoden in gebruik. Het meest ingeburgerd zijn grouted connections waarbij cement (grout) tussen de buizen wordt gestort. Cement lijdt echter onder de voortdurende dynamische belasting. De sterkte neemt af en de kans op scheuren toe. Een tweede manier is de buizen met honderden bouten te verankeren. Het probleem bij zulke zware boutverbindingen is dat door het aandraaien van één bout de vorige bout weer iets losser trilt. Bovendien gaan de bouten na verloop van tijd losser zitten, zodat je ze moet monitoren en aandraaien. Ook ligt corrosie op de loer en zit er een grens aan de belastbaarheid van de bouten.”

Wat houdt jullie oplossing in?

“De Double Slip Joint is volgens ons het ei van Columbus. Deze verbinding bestaat uit twee sets van stalen conische ringen die aan de monopile en het transitiestuk worden gelast. De stalen ringen zijn zo’n 80-90 centimeter breed en lopen in een hoek van 2˚ taps toe. Op het moment dat het transitiestuk en de monopile worden gepositioneerd, slippen de ringen door hun eigen gewicht een paar centimeter naadloos op elkaar.”

Wat is zo baanbrekend aan jullie oplossing?

“Onze oplossing is eenvoudig maar heel effectief. Het geheim zit in de kleine hoek. De ringen overlappen elkaar in eerste instantie voor circa 90% en zitten na een korte tijd voor 100% in elkaar. Door de dynamische belasting van stormen en golven slippen de ringen steeds verder omlaag totdat ze zo vast zitten als waren ze gelast.”

Wat zijn de voordelen?

“De ringen hoeven niet speciaal onderhouden te worden en zijn niet extra gevoelig voor corrosie boven of onder water. Bovendien kunnen de ringen nauwkeurig en seriematig geproduceerd worden van standaard offshore staal. Daarnaast schatten we dat het installeren zo’n 30 procent sneller gaat. Je kunt meteen wegvaren. Dat is belangrijk omdat windparken in hoog tempo gebouwd moeten worden en de beperkte periode dat de omstandigheden op zee het toelaten. En als de verbinding onder water wordt gemaakt, wordt het gewicht van het zwaarste onderdeel, de fundatiepaal, een stuk lichter. Hierdoor kan een lichtere kraan gebruikt worden.”

Wat zijn de uitdagingen?

“De uitdaging zit in het vinden van een parkeigenaar die het aandurft. Het blijft risicovol, ook al is er een goede business case. Een MKB-bedrijf kan het niet alleen. Je moet alle partijen zien mee te krijgen. We mikken daarom op het innovatiekavel bij Borssele en we hopen onder meer via de Offshore Wind Innovators community andere innovatieve partijen te vinden om gezamenlijk een tender in te dienen.”

Hoe ver zijn jullie nu?

“Voor de ontwikkeling was de financiële steun van TKI Wind op Zee en onze partners Van Oord en SIF onmisbaar. In 2016 zijn we begonnen met de bouw van het prototype, op een schaal van 1 op 5 van een 8 MW turbine. De onderdelen zijn dit voorjaar naar het kennisinstelling en testinstituut WMC in Wieringerwerf gebracht, waar het prototype uitgebreid is. De testen zijn afgerond. Eind november is het rapport klaar, maar we kunnen nu al zeggen dat we het slipgedrag goed kunnen voorspellen.”