E39 Sulafjorden – lidarteknologi

Her måles vinden for å bygge verdens lengste bruspenn

Arbeidet med E39-kryssingen over Sulafjorden i Møre og Romsdal er et dypdykk i ny teknologi for måling av vind over sjø for verdens lengste bruspenn.

Dette er et av alternativene til krysningen E39 Sulafjord. Prosjektet stimulerer til innovasjon og ny teknologi.
Dette er et av alternativene til krysningen E39 Sulafjord. Prosjektet stimulerer til innovasjon og ny teknologi. (Illustrasjon: Oivind Leren)

Arbeidet med E39-kryssingen over Sulafjorden i Møre og Romsdal er et dypdykk i ny teknologi for måling av vind over sjø for verdens lengste bruspenn.

  • Samferdsel

Cruiseskip med passasjerer fra alle verdens kanter passerer Sulafjorden på vei inn til Geiranger. Prosjektet utfordres av dimensjonene og naturkreftene i Sulafjorden. I disse dager dokumenteres sikkerheten og økonomien til de forskjellige alternativene for teknologi før det endelige valget og byggestart.

– Idémyldringen startet i 2015. Nå har vi grunnlagsdata for de aktuelle alternativene i boks, sier prosjektleder Jørn Arve Hasselø i Statens vegvesen.

Nesten dobbelt så langt som verdens lengste

Sulafjorden er en av tre E39 fjordkryssinger ved Ålesund og Molde som dette prosjektet har ansvaret for å utrede.

Sett fra nord er rekkefølgen Halsafjorden, Sulafjorden og Vartdalsfjorden. Strekket over Sulafjorden er nesten dobbelt så langt som de andre to – 3,8 kilometer langt med dybde på 500 meter. Til sammenligning er Hardangerbrua den lengste hengebrua i landet med 1380 meter. Verdens lengste bruspenn er 1991 meter lang og lokalisert i Akashai-stredet i Japan.

Lidarmålinger

En lidar er et måleinstrument som måler hastigheten til partikler i lufta med laserlys. Når lidaren sender en laserstråle ut i atmosfæren, vil litt av laserlyset reflekteres tilbake til lidaren av partikler i lufta. Disse partiklene kan være støv, pollen, vanndråper, forurensing og andre partikler som kan reflektere lys og de følger lufta slik at de representerer vindhastigheten. Når lidaren får dette reflekterte lyset tilbake, kan den regne ut hastigheten til partiklene langs laserstrålen.
Det finnes forskjellige lidartyper. De som brukes i Sulafjorden er skannende lidarer. De har en rekkevidde på opp mot 14 km og har en laserstråle som kan programmeres til å sendes ut i valgfri retning, noe som gir unike muligheter til å måle vind på vanskelige steder slik som ute i fjorden.
Kilde: Kjeller Vindteknikk, Norconsult

Fugro Norway har integrert lidarteknologi som en del av sensorpakken på sine Wavescan bølge-bøyer. Resultatet er den nye bøyetypen SWLB som også brukes til utvikling av offshore vindenergi. En SWLB (Seawatch Wind Lidar Buoy) måler vertikalprofilen av horisontal vind i tillegg til værparametere som lufttrykk, temperatur, fuktighet, retningsbestemte havbølger og profil av strømhastighet til store dyp. Bøya har også systemer for strømforsyning, datalagring og dataoverføring i sanntid som styres av datakraft og loggere i bøya. Bøya har 3-punkts forankring for å holde den mest mulig i ro. Den kan operere autonomt i opptil tre måneder. Direkte 2-veis datakommunikasjon over internett og mobilnett gir muligheter for fjernstyring av systemet og løpende overføring av data.
Kilde: Fugro Norway

– Sulafjorden er åpen på begge sider og egentlig ikke en fjord. Den munner ut mot  havet med høye bølger og harde dønninger under vann. Vind og strømninger kommer inn fra begge kanter. Vannet er omringet av høye fjell som gir kompliserte vindkast. Sulafjorden er den mest ekstreme fjorden jeg har jobbet med, sier Hasselø.

Lidarmålinger

Tre alternativer til krysningen over Sulafjorden er aktuelle. Det ene har et bruspenn på 3000 meter, det andre to bruspenn à 2000 meter, og det tredje er ei rørbru. Det er to aktuelle krysningspunkt. Hvis alternativet med to bruspenn blir valgt vil det kreve et fast punkt midtfjords på 450 meters dybde.

– Krav til farløpsleden fra Kystverket er fri høyde på 70 meter over sjøen for at cruise- og cargoskip skal kunne passere under brua, og eventuelt 50 meter under vann ved rørbru, sier Hasselø.

Midt ute i Sulafjorden står en bøye og måler vindstrømmer 70 meter opp i luften med laser. Det virker usannsynlig at målingene blir presise da bøyen skvulper i vannet.

– I samarbeid med Fugro og NTNU har vi utviklet ny lidarteknologi med vertikal bevegelseskompensasjon. Med nye matematiske ligninger kan vi regne oss tilbake til hva målingene hadde vært dersom laserstrålen sto rett vertikalt. Dette har aldri vært gjort før, sier Hasselø.

Testet på Frøya

Før utplasseringen av måleinstrumentet på midtpunktet for E39 Sulafjorden, ble det nye vindmålesystemet testet ut på Frøya med en vindmålemast på land og en bøye rett utenfor i sjø. Den samme testen ble gjennomført i vannkanten ved Sulajorden i tre måneder før bøya ble lagt midtfjords.

Brubygger-teknologi utvikles av Statens vegvesen og samarbeidspartnere som Kjeller Vindteknikk i Sulafjorden. Prosjektleder Jørn Arve Hasselø sier at Sulafjorden er den mest ekstreme fjorden han har jobbet med. Foto: Statens vegvesen

– De siste fem årene har vi gjort lidarmålinger fra vindmålemaster på strategiske punkter rundt og i fjorden. Kastevindene fra de høyeste omkringliggende fjellene ut mot fjorden skaper spesielle forhold som vi ikke hadde kunnet måle uten lidarmålingene. Vindmålingene har vært brukt i vindtunnel-laboratorier i Danmark. Samspillet med Kjeller Vindteknikk på Lillestrøm har vært viktig, sier Hasselø.

Kartleggingen av vindfelt og oseanografiske målinger er utført i samarbeid med Fugro, Havforskningsinstituttet og Meteorologisk Institutt. Grunnlagsdata fra stormer og ekstremvær fra tidligere år er med i beregningene.

– Bruspenn på flere tusen meter er svimlende å tenke på, men det gjelder å arbeide med den samme systematikken som er utgangpunktet for ei vanlig bru. Denne er mer komplisert, men skal munne ut i det samme; en konstruksjon som folk kan kjøre og føle seg trygge på. Tidsperspektivet i prosjektet krever motivasjon som trigger deg daglig, sier prosjektleder Hasselø, som sammen med prosjekteringsleder Magne Gausen samler trådene.

To brukasser

Med tradisjonell hengebrudesign vil verdens lengste bruspenn bli for tungt for kablene med den stivheten som kreves. Til nå har de lange hengebruene hatt ei brukasse.

– Vi må splitte overbygningen. To separate brukasser forbindes med tverrstivere. Slik får vi stivheten vi ønsker på bredden uten at konstruksjonen blir for tung. Det vil bli en åpning på cirka 20 meter mellom stålkassene. Sammen med brukompetansen i Vegdirektoratet har vi drevet dette utviklingsarbeidet de siste årene.

Sønnen til Hasselø er styrmann på Kiel-ferga Color Magic. Det hender prosjektlederen besøker styrhuset på overfarten.

– Når vi passerer under Storebæltsbroen i Danmark, er det alltid høy stemning. Folk kommer opp på dekk for å ta bilder. Blir det hengebru over Sulafjorden vil den bli en attraksjon for cruiseskipene. Bilistene kommer fra tunnel i fjellsiden til storslått utsikt. Arkitektene kom tidlig inn i prosjektet, sier Hasselø.

Lidaren til høyre måler langs et av brubanealternativene. Målemast i bakgrunnen. Foto: Martin Grønsleth

Avgjørende i Lofoten

Den nye teknologien, utviklet for vindmålinger i Sulafjorden, er allerede tatt i bruk på andre områder.

Lars Tallhaug, Kjeller Vindteknikk, Norconsult Foto: Studio OSCAR

– Uten lidarmålinger kunne det fortsatt vært tvil om plasseringen av den nye flyplassen i Lofoten, sier Lars Tallhaug, avdelingsleder for Kjeller Vindteknikk hos Norconsult. 

– Innflygningen i Lofoten inneholder høye fjell. Ingen har klart å måle turbulens ved høye fjell på denne måten før. Med lidarmålingene fikk vi faktiske målinger som er mye bedre enn ved bruk av simuleringsmodeller. Den nye teknologien gjør det mulig å måle vinden på veldig lang avstand og høyt oppe, sier Tallhaug.

Lidarmålingene åpner for mer presise målinger av vindforhold på andre områder.

– Det er veldig gøy å være med på dette utviklingsarbeidet. Det at Norge legger planer for bygging av de lengste bruene i verden skaper nye muligheter for teknologi- og kunnskapsutvikling i norske miljøer, sier Tallhaug.

Ny teknologi gjør det mulig å måle vindprofiler opp til 250 meter over havflaten fra bølgebøyer. Foto: Jørn Ave Hasselø, Statens vegvesen
Les også

Kommentarer (7)

Kommentarer (7)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå