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Wartung und Betrieb von Offshore-Windenergieanlagen

Erstellt am: 27.02.2013 | Stand des Wissens: 24.06.2022
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Maritime Logistik, Prof. Dr.-Ing. C. Jahn

Die Betriebsphase ist für den wirtschaftlichen Erfolg eines Offshore-Windparks essentiell. Die kumulierten Kosten dieser Phase sind im Vergleich zu den anderen Lebenszyklusphasen am höchsten [ReKu11]. Ein Schadensfall, der gleichzeitig zum Ausfall der Anlagen führt, zieht gleich zwei negative Folgen mit sich, da zum einen Kosten für die Instandsetzung anfallen und zum anderen die stehende Anlage keine Einnahmen durch Stromeinspeisung generiert.
Um eine schnelle Reaktion zu ermöglichen und die Verfügbarkeiten der Anlagen zu maximieren, wurden beziehungsweise werden verschiedene Logistikkonzepte für den Betrieb angewendet und weiterentwickelt. Die geplanten beziehungsweise bereits eingesetzten Konzepte lassen sich wie folgt klassifizieren [MuRa12]:  
  • Onshore-basiert: Die Servicetechniker befinden sich in kurzer Distanz zum Windpark in einem Hafen oder der Küste und legen im Wartungs- oder Schadensfall die Strecke zum Windpark per Schiff oder Helikopter zurück.
  • Offshore-basiert: Die Servicetechniker befinden sich dauerhaft im Park. Sie sind entweder auf einem Schiff oder einer Wohnplattform untergebracht.
Die onshore-basierten Logistikkonzepte eignen sich hauptsächlich für Windparks, die in der Nähe der Küste liegen (bis 30 Kilometer) [Rehf12], da somit eine kurze Reisezeit zum Park möglich ist. Im Vereinigten Königreich und in Dänemark wurden küstennahe Parks errichtet, für welche vornehmlich diese Konzepte verwendet werden [BWE10]. Onshore-basierte Konzepte können weiterhin nach den eingesetzten Fahrzeugen unterschieden werden. Es ist vorgesehen, dass die Techniker mit kleinen Crew Transfer Vessels (CTVs) in den Park gefahren werden, diese Schiffe transportieren bis zu zwölf Personen. Für den Überstieg der Techniker ist eine ruhige See nötig (1 bis 1,5 Meter signifikante Wellenhöhe), da ansonsten ein Überstieg zu gefährlich wäre [Thom12]. Aus diesem Grund wird das beschriebene Konzept überwiegend in Regionen mit guten Wetterbedingungen (beispielsweise Ostsee) eingesetzt. Neben Crew Transfer Vessels kommen auch Advanced Transfer Vessels (ATVs) zum Einsatz. Sie sind größer, stabiler und schneller. Dadurch können kurze Zeitfenster von wenigen Stunden besser ausgenutzt werden. Der Übergang zu den Offshore-Windenergieanlagen ist aufgrund spezieller Vorrichtungen, etwa einem Übergangssystem zwischen Schiff und Anlage, auch noch bis zu einer signifikanten Wellenhöhe von zwei Metern möglich [Thom12]. Beide Konzepte können zudem durch den Einsatz von Helikoptern unterstützt werden.
Für die offshore-basierten Konzepte ist die permanente Anwesenheit der Techniker im Offshore-Windpark geplant. Hier können ebenfalls zwei Konzeptarten unterschieden werden, die sich nach dem Ort und der Art der Technikerunterbringung bestimmen. Offshore-basierte Konzepte werden für weit von der Küste entfernte Windparks (mehr als 30 Kilometer) [Rehf12] eingesetzt beziehungsweise geplant. Ein offshore-basiertes Konzept ist das Floatel. Dabei handelt es sich um ein schwimmendes Hotelschiff, welches die Aufgabe hat, die Techniker während ihres Aufenthalts im Park zu beherbergen. Der Übergang zu den Offshore-Windenergieanlagen wird mit Crew Transfer Vessels (1 bis 1,5 Meter signifikante Wellenhöhe) oder per Helikopter durchgeführt. Durch die Positionierung des Schiffes im Windpark, wird die Transferzeit zu den Anlagen minimiert. Ein weiteres Konzept sieht den Einsatz von sogenannten Arbeitsschiffen vor. Das Konzept ist ähnlich dem des Floatels, allerdings können die Arbeitsschiffe zusätzlich als Lager dienen und kleinere Reparaturen an Board durchgeführt werden. Arbeitsschiffe sind zusätzlich häufig mit Vorrichtungen zum Übergang zu den Anlagen ausgestattet. Diese lassen einen Überstieg bis zu einer signifikanten Wellenhöhe von zwei Metern zu [Thom12]. Eine bemannte Wohnplattform stellt ein weiteres offshore-basiertes Konzept dar. Sie kann besonders bei komplexen Wetterbedingungen die geeignetere Alternative zu einer schwimmenden Lösung sein. Die Plattform bietet den großen Vorteil, dass die Techniker nicht permanent dem Wellengang ausgesetzt sind und somit das Risiko einer auftretenden Seekrankheit sinkt. Die Plattform bietet zudem die Möglichkeit, Ersatzteile und Materialien zu lagern. Die Fahrt zu den Anlagen wird mittels Crew Transfer Vessels realisiert. Bei schlechtem Wetter (starker Wellengang) kann alternativ ein Helikopter eingesetzt werden. Sollte das Wetter (Wellengang und Wind) im Jahresmittel zu schlecht sein, so ist die Plattformlösung zu unflexibel und ein Floatel oder Arbeitsschiff ist vorzuziehen.

Häfen sind für die Logistikkonzepte und damit für Versorgung, Wartung und Instandhaltung von Offshore-Windparks essentiell. In der Betriebsphase sind zwei Arten von Häfen für die Versorgung zu unterscheiden [ZDS16]: 

  1. Der Reaktionshafen, von dem aus spontane und kurzfristige Reparaturen vorgenommen werden. Dieser Hafen liegt meist in kurzer Distanz zum Offshore-Windpark und dient als Basis für die onshore-basierten Konzepte.
  2. Der Versorgungshafen, welcher die Aufgabe der Versorgung der Reaktionshäfen übernimmt, aber auch bemannte Plattformen oder Arbeitsschiffe versorgen kann. Es handelt sich dabei um regelmäßige und geplante Versorgungstransporte. Ein Versorgungshafen muss nicht zwangsläufig in unmittelbarer Nähe zu einem Offshore-Windpark liegen.
Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Maritime Logistik, Prof. Dr.-Ing. C. Jahn
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Logistikkonzepte (Stand des Wissens: 24.06.2022)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?475763
Literatur
[BWE10] Bundesverband Windenergie e. V. (BWE) (Hrsg.) Offshore - Service & Wartung, veröffentlicht in BWE-Marktübersicht spezial, 2010
[MuRa12] Münsterberg, T., Rauer, R. Logistikkonzepte für den Betrieb von Offshore-Windparks: Die Rolle der Häfen als Umschlag- und Lagerplatz, veröffentlicht in Hebezeuge Fördermittel, Ausgabe/Auflage 52/11-12, Berlin, 2012
[Rehf12] Rehfeldt, K. Bedeutung von nachhaltigen O&M-Konzepten für die Offshore-Windenergie, 2012
[ReKu11] Reichert, F., Kunze, R., Kitvarametha, S. Expedition offshore Windlogistik, 2011
[Thom12] Thomsen, K. E Offshore Wind - A Comprehensive Guide to Successful Offshore Wind Farm Installation, Elsevier, Amsterdam, 2012
[ZDS16] Zentralverband der deutschen Seehafenbetriebe (ZDS) Offshore-Hafenatlas, 2016
Glossar
Instandsetzung
Im Kontext der Straßenerhaltung versteht man unter "Instandsetzung" bauliche Maßnahmen zur Substanzerhaltung oder zur Verbesserung von Oberflächeneigenschaften von Verkehrsflächen, die auf zusammenhängenden Flächen in der Regel in Fahrstreifenbreite bis zu einer Dicke von 4 cm ausgeführt werden. Bei der Bauwerkserhaltung beschreibt der Begriff diejenigen Erhaltungsmaßnahmen an Bauteilen oder Bauteilgruppen, die keine Erneuerungsmaßnahmen sind.
Instandhaltung
Im Kontext des Erhaltungsmanagements bezeichnen die Begriffe "Instandhaltung" und "bauliche Unterhaltung" bauliche Maßnahmen kleineren Umfangs zur Substanzerhaltung von Verkehrsflächen, die mit geringem Aufwand in der Regel sofort nach Auftreten eines örtlich begrenzten Schadens ausgeführt werden.

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

https://www.forschungsinformationssystem.de/?405927

Gedruckt am Donnerstag, 8. Juni 2023 18:19:13