Weten wanneer die grote golf komt

Techniek

Werken op zee is gevaarlijk door het onverwachte stampen van het schip op de golven. Maar wacht even: daar komt een app voor.

De boeg van een schip doorklieft met een klap een grote golf in de Straat Drake ten zuiden van Zuid-Amerika. Foto iStock

Met zijn ‘golvenradarapp’ gaat Peter Naaijen voor schepen op zee voorspellen welke golven eraan komen en hoe het schip daarop zal reageren. Kort geleden promoveerde hij hierop aan de TU Delft. Inmiddels is hij met zijn start-up Next Ocean hard aan het werk om de app te ontwikkelen. De ‘buienradar voor golven’ moet eind dit jaar klaar zijn.

Veel werk op zee is afhankelijk van de perikelen van het wateroppervlak, die door wind en stromingen onregelmatig en lastig te voorspellen zijn. Naaijens golvenradar is daarom vooral interessant voor bedrijven die op zee klussen uitvoeren waarbij de deining van de zee roet in het eten kan gooien. Zoals het plaatsen van windturbines op onderzeese fundering.

Het idee om golven te bestuderen met radar is niet nieuw. Naaijen: „De oudste publicatie die ik heb gevonden is van de Nederlander H.M. Oudshoorn, die al in 1960 bij de Maasmonding in Rotterdam radarbeelden gebruikte om golfrichtingen te bekijken en met reflecterende boeien de stroming in kaart bracht.” Het nieuwe is dat Naaijen samen met hoogleraar Brenny van Groesen van de Universiteit Twente voor het eerst enkele minuten van te voren kan voorspellen waar en wanneer hoge golven optreden.

De techniek die Naaijen ontwikkelt, maakt gebruik van de navigatieradar die schepen al aan boord hebben. Deze radar zendt radiogolven uit die weerkaatsen tegen andere schepen en de kust. Met behulp van het tijdverschil tussen het uitzenden en ontvangen van het signaal wordt de afstand bepaald. Maar de radiogolven reflecteren ook tegen de golven om het schip heen. De navigatieapparatuur verzamelt zo ook informatie over het wateroppervlak. Nu wordt dat signaal nog weggegooid maar Naaijen wil het gebruiken om de afstand, de hoogte en de snelheid van de golven te bepalen.

Reflectie

De afstand en snelheid worden op dezelfde manier bepaald als nu gebeurt voor de kust en nabijgelegen schepen. De hoogte kan hij meten door te kijken naar de sterkte van de terugkerende radiogolven. Hogere golven hebben namelijk steilere flanken, wat voor een sterkere reflectie zorgt. Met deze gegevens kan berekend worden wanneer en hoeveel de boot zal bewegen door de golven. Die informatie wordt via de app doorgegeven aan de bemanning.

Het bereik van de golvenradar is maximaal drie kilometer, schat Naaijen. „En het is afhankelijk van hoe hoog de antenne boven het zeeoppervlak staat. Als die te laag staat, ontnemen de voorste golftoppen het zicht op de achterliggende golven.”

De golfvoorspellingen die nu gebruikt worden zijn tamelijk algemeen; net als weerberichten. Als uit die voorspellingen blijkt dat er die dag een te grote kans is op te hoge golven, dan varen schepen niet uit. Maar vaak zijn er tussen de hoge golven door genoeg rustige perioden waarin wel veilig gewerkt kan worden.

Optimaal moment

„De golfradar werkt meer als een buienalarm”, vertelt Naaijen. „Het voorspelt veel minder ver in de toekomst maar veel specifieker wanneer en waar grote golven optreden.” Daardoor kan de bemanning van een schip anticiperen op de golven en een optimaal moment kiezen voor het meest kritische deel van het werk. Zo kunnen schepen ook uitvaren als de golfcondities van de algemene voorspelling niet goed zijn.

Met de golvenradartechniek zijn inmiddels twee tests gedaan op de Noordzee. De tweede test was met een klein schip, dat heftiger reageerde op korte golven dan de eerste, grotere boot. Beide keren werd de informatie van de radar gebruikt om de beweging van het schip te voorspellen. Aan boord was een bewegingssensor om de voorspellingen te vergelijken met de daadwerkelijke schommelingen. „De voorspelde bewegingen kwamen heel goed overeen met de gemeten bewegingen”, vertelt Naaijen. „Dat gaf genoeg vertrouwen om vol in te zetten op de ontwikkeling van robuuste software die aan boord kan gaan draaien.”