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Spezielle Verkehrsträger zur Errichtung und zum Betrieb von Offshore-Windparks

Erstellt am: 26.02.2013 | Stand des Wissens: 24.06.2022
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Maritime Logistik, Prof. Dr.-Ing. C. Jahn

Die Offshore-Windindustrie zeichnet sich in vielen Bereichen durch besondere Charakteristika aus, welche zum einen die technischen Spezifizierungen der Anlage selbst betreffen und zum anderen die Art des Aufbaus und Betriebs von großen Offshore-Windparks. So wird gerade während der Aufbauphase eine Vielzahl von speziellen maritimen Verkehrsträgern eingesetzt, welche mittlerweile eigens für die Windenergieindustrie geplant und gebaut werden [GL12a]. Wie bereits angedeutet, lassen sich die unterschiedlichen Schiffstypen hauptsächlich anhand ihres Aufgabengebietes, nach Installation oder Betrieb, unterteilen.
Neben den gängigen Transportschiffen wie Schlepper und Pontons, werden während der Installationsphase vor allem folgende Spezialschiffe eingesetzt.
Jack-up-Schiffe oder Errichterschiffe sind spezielle Schiffe, welche zum Errichten der Windenergieanlagen eingesetzt werden. Sie verfügen über vier bis sechs Stahlbeine, die auf dem Meeresboden aufgesetzt werden. Sind diese auf dem Boden aufgesetzt, kann das Schiff sich selbst komplett aus dem Wasser herausheben, sodass es ohne jegliche Welleneinflüsse Installationsarbeiten durchführen kann. Diese Technik wurde ursprünglich in der Ölindustrie eingesetzt, ist mittlerweile aber Hauptbestandteil eines jeden Bauprojektes von Offshore-Windparks. Wellenfreiheit ermöglicht dem schiffseigenen Kran die Installation der Windenergieanlage auch bei einem stärkeren Wellengang. Nur beim "Auf-jacken" der Schiffe bestehen straffere Restriktionen bezüglich der Wellenhöhe. Neben diesem Kran verfügen Jack-up-Schiffe über ein großräumiges Ladedeck, welches zum Transport der einzelnen Komponenten der Windenergieanlagen benötigt wird. Weitere Eigenschaften eines solchen Installationsschiffes sind oftmals ein Hubschrauberlandedeck und eine Unterbringungsmöglichkeit von bis zu 100 Personen. Ferner sind Einrichtungen zur dynamischen Positionierung (DP) vorhanden, so dass das Errichterschiff ohne äußere Hilfe an dem jeweiligen Bauort über GPS positioniert werden kann [GRS17]. Die Hauptabmessungen eines Errichterschiffes liegen heute bei ca. 147,5 Meter Länge und 42 Meter Breite. Mittels des Hubsystems und den entsprechenden Beinen kann heute in Wassertiefen von 65 Metern und mehr gearbeitet werden [HS21].
Kranschiffe sind Transportschiffe mit einer großen Decksfläche und einem leistungsfähigen Kran. Anders als Jack-up-Schiffe können sich diese Kranschiffe nicht aus dem Wasser heben und sind somit während der Installation auf eine ruhige See angewiesen. Als auszeichnendes Merkmal dieses Schifftyps ist die maximale Kranlast hervorzuheben, welche bis zu 5.000 Tonnen betragen kann [ScHa12, S. 22]. Ähnlich wie bei Jack-up-Schiffen sind auch bei diesem Schiffstyp ein Hubschrauberlandeplatz und Betten zur Unterbringung der Installations-Teams zu finden. Es zeichnet sich ähnlich wie bei den Jack-Up-Schiffen eine Entwicklung hin zu vergrößerter Decksfläche und leistungsfähigerem Kran ab.
Um den notwendigen Landanschluss der Windparks realisieren zu können, werden Kabellegungsschiffe eingesetzt. Diese Schiffe sind dafür konstruiert, Seekabel zu verlegen. Ihre Nutzlast wird hauptsächlich durch die in großen Rondellen gelagerten Kabel und die Aufbauten zum Ablegen beansprucht. Die Kabel werden im Einsatzgebiet an eine Transformatorenplattform angeschlossen und entsprechend vorgegebener Routen auf dem Meeresboden verlegt. Neben den Einrichtungen zur Kabellegung verfügt dieser Schiffstyp in vielen Fällen auch über einen Hubschrauberlandeplatz.
Unterkunftsschiffe, auch Floatels genannt, werden während der Bauphase großer Windparks eingesetzt. Sie dienen rein der Unterbringung von am Projekt beteiligten Arbeitskräften und sind meist große, schwimmende Plattformen. Bei Neubauprojekten in dieser Schiffsklasse ist zu beobachten, dass die Plattformen mit leistungsfähigen Kransystemen ausgestattet werden, sodass eine Doppelnutzung erfolgen kann. Die Kapazität kann bis zu 500 Betten erreichen. Durch diese große Personenanzahl wird auf den Floatels oftmals auch eine Infrastruktur mit eigenen Sanitätsbereichen, großen Aufenthaltsräumen und weiteren Annehmlichkeiten notwendig.
Generell können während der Betriebsphase die bereits in der Bauphase beschriebenen Schiffstypen zum Einsatz kommen, wenn größere Arbeiten notwendig sein sollten. Für standardmäßige Wartungsarbeiten werden die folgenden zwei Verkehrsmittel eingesetzt.
Transferschiffe dienen dem Transport von Instandhaltungsteams. Diese Schiffe sind im Gegensatz zu den großen Schiffen der Bauphase sehr klein. Mit einer Länge von 20 bis 30 Metern können sie maximal 20 Personen von Servicestationen an Land aus in die Windparks befördern. Neubauten werden mit speziellen Rumpfformen entwickelt, die auch bei hohem Wellengang den Passagieren eine möglichst ruhige Überfahrt ermöglichen sollen. Um den Übergang vom Schiff auf die Windkraftanlage auch bei Wellengang so sicher wie möglich zu gestalten, werden unterschiedliche Systeme getestet. Oftmals spielen hier Übergangssysteme eine entscheidende Rolle, welche die durch Wellen verursachten Bewegungen des Schiffes kompensieren sollen. In diesem Zusammenhang sind auch die Small Waterplane Area Twin Hull-Schiffe (SWATH) zu nennen. Dieser Schiffstyp ist besonders unempfindlich gegen Seegang und liegt damit sehr ruhig im Wasser [GL12, S. 10].
Neben dem Übersetzen mit Hilfe von Transferschiffen bietet das Übersetzen mit Hubschraubern eine weitere Alternative. Auf einigen Windenergieanlagen im Testfeld Alpha Ventus wurden bereits Körbe auf den Anlagen eingerichtet, auf welche die Instandhaltungsteams über eine Winde abgelassen werden können. Dies hat den Vorteil, dass die Arbeitskräfte nicht mehr den langwierigen Aufstieg im Turminneren beschreiten müssen. Außerdem sind eine deutlich verkürzte Reisezeit und das Vorhandensein von Landeplätzen auf Installationsschiffen ein weiterer positiver Faktor. Allerdings sind Helikopter im Einsatz teuer.
Als Zukunftsaussicht lässt sich für beide Bereiche festhalten, dass neben der größeren Nutzlast der Schiffe und Kräne vor allem an dem Design von Transferschiffen gearbeitet wird. Angesichts der europäischen und internationalen Expansionspläne für Offshore-Windenergie wird erwartet, dass die Nachfrage nach Installationsschiffen und -plattformen sowie Kabelverlegungsschiffen in den nächsten Jahren weiter zunehmen wird. Es wird vorausgesagt, dass die Nachfrage nach speziellen Offshore-Schiffen bis 2025 weiter zunehmen wird [BMWi21a].
Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Maritime Logistik, Prof. Dr.-Ing. C. Jahn
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Einfluss von Windenergieanlagen auf Flugbetrieb und Seeschifffahrt (Stand des Wissens: 24.06.2022)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?406585
Literatur
[BMWi21a] Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Hrsg.) Werften und Schiffbau, 2021/05/04
[GL12] Germanischer Lloyd (GL) (Hrsg.) Mapping the Future in Offshore Wind - Wind Turbine Installation Ships and Wind Farm Service Vessels, 2012
[GL12a] Germanischer Lloyd (GL) (Hrsg.) Offshore Service Vessels - Crew Boats and Offshore Wind Farm Service Craft, 2012
[GRS17] Global Renewable Shipbrokers (Hrsg.) Errichterschiff, 2017/06
[HS21] Hochhaus-Schiffsbetrieb (Hrsg.) Offshore-Windanlagen-Errichterschiffe, 2021/05/04
[ScHa12] o.A. Heavy-Lift-Neubauten für hohe Gewichtsklassen, Schiffbau & Schiffstechnik - Innovative Schiffe, veröffentlicht in Schiff & Hafen, Ausgabe/Auflage 8, 2012/08
Glossar
Global Positioning System Global Positioning System (GPS), offiziell NAVSTAR GPS, ist ein globales Navigationssatellitensystem zur Positionsbestimmung und Zeitmessung. GPS basiert auf Satelliten, die mit kodierten Radiosignalen ständig ihre aktuelle Position und die genaue Uhrzeit ausstrahlen. Aus den Signallaufzeiten können GPS-Empfänger dann ihre eigene Position und Geschwindigkeit berechnen.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?405683

Gedruckt am Sonntag, 2. Oktober 2022 11:27:31