Bølgeforhold

Det tas i dette arbeidet utgangspunkt i at det er mulig å designe et vindkraftverk for alle mulige bølgeforhold i de norske havområdene. Bølgebelastning på vindkraftverk anses derfor hovedsakelig som et kostnadsspørsmål. Av den grunn er det ikke satt en eksklusjonsgrense for maksimal bølgehøyde når mulige arealer for havvind er identifisert.

For selve konstruksjonen av et vindkraftverk til havs spiller bølgehøyden inn i prosessen for design av fundament, tårn og forankring. Høye bølger i et område vil resultere i større laster på konstruksjonen sammenlignet med i et område med lave bølger. Dette vil føre til større dimensjonering av blant annet fundament og forankring, som igjen vil medføre høyere materialkostnader.

Når det kommer til vedlikehold og kraftproduksjon fra havvind er bølgehøyde relevant av særlig to grunner:

1. Hvor store bølger servicefartøy kan legge til i ved et vindkraftverk.
2. Økt slitasje på turbintårnene på grunn av bølger.

I denne sammenheng er servicefartøy viktigst, da vindkraftverk kan få lang nedetid hvis det er for høye bølger til at fartøy kan legge til for å utføre nødvendig vedlikehold og reparasjon. Dette vil resultere i lavere produksjonstid på steder hvor det ofte er høye bølger.

Ulike fartøystyper kan operere i ulik bølgehøyde, og avstand fra land avgjør hvilken fartøytype man kan bruke. CTV-fartøy (Crew Transfer Vessel) drar ut og inn mellom vindkraftverket og land på dagsbasis og kan operere i bølgehøyder på 1,5 – 1,7 meter. SOV-fartøy (Service Operation Vessel) ligger i felt og brukes der vindkraftverkene er lokalisert lenger fra land. Disse fartøyene er større og kan operere i bølgehøyder opp mot 3 meter.

Tap i produksjon på grunn av høye bølger er ikke analysert i dette arbeidet. Produksjonsanalyser, hvor også bølger inngår, vil være en del av en videre utredning av de identifiserte områdene for havvind.

Analysen i arbeidet med identifisering av områder for havvind inneholder to datasett for bølgeforhold:

• Signifikant bølgehøyde
• 50-års ekstremverdi av signifikant bølgehøyde

Disse datasettene er inkludert i kartet for teknisk egnethet, som gir et grunnlag for hvor det er mest egnet å bygge havvind i de norske havområdene, basert på fysiske forhold.

Begge datasettene er hentet fra arbeidet med identifisering av områder for havvind i 2010. Bølgeberegningene i dette arbeidet ble utført av Meteorologisk Institutt, og var inkludert i utredningsrapporten fra Kjeller Vindteknikk. Bølgedataene er gitt med en oppløsning med ruter på 10 x 10 kilometer.

Den signifikante bølgehøyden (Hs) er definert som gjennomsnittsverdien av den tredjedelen av bølgene innenfor et gitt tidsintervall som er høyest. Den maksimale bølgehøyden er mye større enn dette, og forekommer ved samvirkning av to eller flere bølger.

Signifikant bølgehøyde for de norske havområdene er vist i figuren under.

Områdene nordvest for Skottland har de høyeste bølgene med en signifikant bølgehøyde på mer enn 3 meter. Bølgehøyden reduseres østover og sørover inn i Nordsjøen. Rundt “Sørlige Nordsjø II”, som allerede er utlyst for bunnfast teknologi, ligger den signifikante bølgehøyden på cirka 2 meter. Den reduseres ytterligere sørover i Nordsjøen.

Innenfor norsk økonomisk sone er det Norskehavet mellom Shetland og Stad som har de høyeste bølgene. Her ligger signifikant bølgehøyde på mellom 2,75 og 3 meter. Generelt sett er bølgene høyere i Norskehavet sammenlignet med Nordsjøen. Den høyeste signifikante bølgehøyden i kystnære områder er utenfor Stad, med over 2,5 meter høye bølger ganske nær kysten.

50-års ekstremverdi av den signifikante bølgehøyden er et mål for den største bølgehøyden som statistisk sett vil inntreffe i løpet av en 50-års periode. Den beregnes ut fra observerte bølgedata sammen med statistiske antakelser. Ekstremverdier for bølger blir blant annet brukt i designet av konstruksjoner til havs, for å forsikre at konstruksjonene er bygget for å kunne motstå slike ekstrembølger.

50-års ekstremverdi av den signifikante bølgehøyden for de norske havområdene er vist i figuren over.

Figuren over viser at det er betydelig større ekstremverdier for bølgehøyden i Norskehavet enn i Nordsjøen.

I Norskehavet er 50-års ekstremverdi på 14,5 meter langs hele kysten fra Stad og nord til Porsangerhalvøya. Den høyeste verdien er på over 15 meter og finnes utenfor Helgelandskysten. Sørover i Nordsjøen reduseres ekstremverdien betydelig og ligger på under 10 meter for sørlige deler av Nordsjøen. Langs vestlandskysten er ekstremverdiene noe høyere enn sentralt i Nordsjøen, med verdier på over 12 meter fra Sognefjorden og sørover til Lista.