Wie werden Offshore-Windturbinen installiert?

1. Einleitung

Die Offshore-Windkraft liefert inzwischen immer größere Mengen erneuerbarer Energie. Da die Winde auf dem Meer stärker und gleichmäßiger wehen, erzeugen die Turbinen weit mehr Strom als Anlagen an Land. Die Installation dieser riesigen Anlagen erfordert jedoch eine präzise Planung, Spezialschiffe und geschultes Personal. In diesem Artikel gehen wir die Installationsschritte durch, erklären die elektrischen Anschlussarbeiten und heben die jüngsten Innovationen hervor - vor allem schwimmende Airbags - die Kosten und Zeit sparen.

2. Standortbewertung und Planung

Zunächst führen die Entwickler umfangreiche Untersuchungen durch, bevor das erste Schiff ausläuft. Sie nehmen Proben vom Meeresboden, führen geophysikalische Scans durch und zeichnen Wind- und Gezeitendaten über Monate oder sogar Jahre auf. Darüber hinaus führen Umweltberater Umweltverträglichkeitsprüfungen durch, um Meereslebewesen zu schützen und Genehmigungen einzuholen. In der Zwischenzeit bewerten Ingenieure Netzanschlussoptionen und planen die Trassen für Unterseekabel. Kurz gesagt, eine gute Vorarbeit verhindert spätere kostspielige Verzögerungen.

3. Transport von riesigen Bauteilen

Die Hersteller transportieren Rotorblätter, Gondeln, Turmteile und Fundamente auf der Straße oder per Binnenschiff zu den Bereitstellungshäfen. Dann nehmen Schwergutschiffe und Hubschiffe diese Teile auf und fahren zum Standort des Windparks. Die Koordinatoren planen jede Lieferung so, dass Hafenstaus vermieden und Wartezeiten verkürzt werden. In der Zwischenzeit helfen Schlepper und Begleitschiffe beim Positionieren und Schleppen. Da jedes Blatt mehr als 80 bis 100 Meter lang sein kann, planen die Logistikteams die Verladungen auf die Stunde genau und berücksichtigen auch Eventualitäten.

4. Einbau von Fundamenten

Ingenieure wählen die Art der Gründung anhand der Wassertiefe und der Geologie des Meeresbodens aus. Bei flachen Standorten treiben die Auftragnehmer Monopiles mit Hydraulikhämmern in den Meeresboden. Bei mittleren Wassertiefen installieren die Teams Mantelkonstruktionen und rammen sie in den Meeresboden. Bei sehr flachen Meeresböden setzen die Teams Betonteile mit Schwerkraft ein und fügen Ballast hinzu. In tiefen Gewässern setzen die Entwickler schwimmende Fundamente ein und verankern sie mit Verankerungsleinen. Nach der Installation überprüfen die Vermessungsteams die Ausrichtung und die Injektionsmannschaften sichern die Verbindungen.

5. Installation der Turbine und elektrischer Anschluss (zusammengelegt)

Die Installateure folgen einer klaren Reihenfolge und führen die Elektroarbeiten parallel aus, um Zeit zu sparen. Zunächst heben die Kranführer die Turmteile an und verschrauben sie auf dem Fundament. Als Nächstes heben sie die Gondel auf die Spitze des Turms und befestigen sie sicher. Dann bringen die Arbeiter die Rotorblätter einzeln an, oder sie heben einen vormontierten Rotor an, wenn das Projekt dies erfordert. In der Zwischenzeit verlegen Kabelschiffe sowohl die Kabel zwischen den einzelnen Anlagen als auch die Exportkabel (zur Landseite). Anschließend schließen die Techniker die Kabel an den Offshore-Umspannwerken und am Netzanschlusspunkt an Land ab und testen jeden elektrischen Abschnitt Schritt für Schritt.

Schwimmende Airbags: eine praktische Innovation

Seit kurzem verwenden Ingenieure schwimmende Airbags zur Unterstützung schwerer Hebungen und Transporte. Anstatt sich ausschließlich auf sehr große Kräne zu verlassen, platzieren Bauunternehmer robuste Luftkissen unter großen Komponenten oder schwimmenden Fundamenten, um den Auftrieb während des Schleppens und der Positionierung zu erhöhen. Anschließend bringen Schlepper die schwimmfähige Baugruppe an den Installationsort. Im richtigen Moment lassen die Mitarbeiter die Luft kontrolliert ab, damit sich das Bauteil auf dem Fundament niederlässt. Auf diese Weise können die Teams die Kranzeit verkürzen, die Kosten für die Anmietung von Schiffen senken und das Kollisionsrisiko beim Absenken verringern. In Pilotprojekten wurde von bedeutenden Zeit- und Kosteneinsparungen berichtet, so dass die Betreiber Airbags nun insbesondere für schwimmende Fundamente und abgelegene Standorte in Betracht ziehen.

6. Erprobung, Inbetriebnahme und erster Betrieb

Nachdem die Installateure die mechanische Montage abgeschlossen und die elektrischen Anschlüsse hergestellt haben, führen die Inbetriebnahmeteams End-to-End-Tests durch. Sie drehen jede Turbine, überprüfen die Sensor- und Steuersignale und synchronisieren den Generator mit dem Netz. Außerdem führen die Techniker eine Leistungsvalidierung unter verschiedenen Windbedingungen durch. Sobald die Turbinen den kommerziellen Betrieb aufgenommen haben, überwachen die Betriebsteams die Leistung aus der Ferne und planen Routineinspektionen. Sie setzen beispielsweise Drohnen zur Überprüfung der Rotorblätter ein und verwenden ROVs zur Untersuchung der Unterwasserkabel, um Probleme frühzeitig zu erkennen und teure Notreparaturen zu vermeiden.

7. Wartung, Sicherheit und Kollisionsschutz

Da Offshore-Arbeiten mit besonderen Gefahren verbunden sind, legen die Projektleiter vom ersten Tag an großen Wert auf Sicherheit. Sie bauen Wetterfenster in den Zeitplan ein, überwachen kontinuierlich die Vorhersagen und vermeiden riskante Transfers bei rauer See. Darüber hinaus setzen die Sicherheitsbeauftragten strenge Protokolle zum Schutz von Personen durch und beschränken die Bewegung des Personals auf zugelassene Transferschiffe. Zum Schutz von Schiffen und empfindlichen Komponenten während der Hebevorgänge verwenden die Teams jetzt häufig pneumatische Fender und schaumgefüllte KotflügelDiese Fender absorbieren die Aufprallenergie und verhindern Schäden am Schiffsrumpf. Darüber hinaus koordinieren die Umweltteams lärmintensive Arbeiten, um die Störung von Meeressäugern zu minimieren.

8. Die wichtigsten Herausforderungen - und wie Teams sie abmildern können

Das Wetter ist nach wie vor der größte Unsicherheitsfaktor, weshalb die Manager konservative Wettermargen planen. Auch die logistische Komplexität nimmt mit der Größe der Turbinen zu, weshalb die Entwickler auf eine Standardisierung der Komponenten und konsolidierte Hafenabläufe drängen. Außerdem zwingen Tiefwasserprojekte die Teams dazu, schwimmende Lösungen und neue Verankerungsstrategien einzusetzen. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, setzt die Branche auf Fernüberwachung, verbesserte Schiffskonstruktionen und neuartige Installationshilfen - wie die schwimmende Airbags die zusammen das Risiko verringern und die Zeitpläne verkürzen.

9. Zukünftige Trends, die die Installation neu gestalten werden

In Zukunft werden mehrere Trends die Art und Weise, wie wir Offshore-Windkraftanlagen installieren, verändern:

• Schwimmende Windparks wird enorme Tiefseeressourcen erschließen.
• Automatisierung und Robotik wird die gefährliche menschliche Arbeit auf See verringern; so übernehmen beispielsweise Roboterschneider und automatische Kabelverlegungssysteme sich wiederholende Aufgaben.
• Größere Turbinen wird noch kreativere Installationsmethoden erfordern - und so werden wir eine stärkere Verbreitung von Schwimmhilfen und modularer Vormontage erleben.
• Innovation bei Materialien und digitale Zwillinge werden die Lebensdauervorhersage verbessern und die Inbetriebnahmezeiten verkürzen. Kurz gesagt, die Technologie wird die Kosten weiter senken und den Einsatz beschleunigen.

10. Schlussfolgerung

Die Installation von Offshore-Windturbinen erfordert Koordination, technisches Können und eine präzise Ausführung. Zunächst vermessen und planen die Teams, dann bringen sie die massiven Komponenten zum Standort, installieren die Fundamente und errichten die Turbinen, und schließlich schließen sie das System an, testen es und nehmen es in Betrieb. Auf diesem Weg werden Innovationen wie schwimmende Airbags und fortschrittliche Fender-Lösungen helfen, Risiken zu verringern, Geld zu sparen und Zeitpläne zu beschleunigen. Dadurch kann die Branche schneller skalieren und mehr saubere Energie ans Netz bringen.