1. Einleitung
Verankerungssysteme helfen, schwimmende Strukturen wie Offshore-Windturbinen, Ölplattformen und schwimmende Lagereinheiten (FPSOs) an ihrem Platz zu halten. Sie verwenden Ketten, Seile und Anker, um Wellen, Wind und Strömungen zu widerstehen. Je nach Wassertiefe und verwendeten Materialien wählen die Ingenieure verschiedene Verankerungsarten aus. In diesem Artikel werden wir die drei gängigsten Verankerungssysteme vorstellen: Oberleitung, Taut-Leg, und Tension-Leg.
2. Was ist ein Vertäuungssystem?
Ein Verankerungssystem verbindet eine schwimmende Plattform mit dem Meeresboden. Es verhindert das Abdriften der Plattform und sorgt dafür, dass sie bei rauem Seegang stabil bleibt. Gemäß den internationalen Offshore-Windnormen (wie IEC 61400-3), gibt es drei Haupttypen von Verankerungssystemen, je nachdem, wie sie die Rückstellkraft erzeugen:
- Oberleitung: Verwendet das Gewicht der Festmacherleine.
- Taut-Leg: Nutzt die Spannung und Elastizität des Seils.
- Tension-Leg (TLP): Verwendung von vertikalen Spanngliedern unter Spannung.
3. Die drei Arten von Verankerungssystemen
3.1 Oberleitungs-Verankerungssystem
- Wie es funktioniert: Bei diesem System werden schwere Ketten oder Stahlseile verwendet. Die Kette hängt in einer Kurve und liegt auf dem Meeresboden. Ihr Eigengewicht sorgt dafür, dass sie sich nicht bewegt.
- Profis:
- Einfach und kostengünstig.
- Einfach zu installieren und zu warten.
- Funktioniert gut in flachem Wasser.
- Nachteile:
- Benötigt eine große Fläche auf dem Meeresboden.
- In tieferen Gewässern weniger stabil.
- Ketten können unter Ermüdung und Korrosion leiden.
- Am besten für: Flache bis mitteltiefe Gewässer (normalerweise weniger als 100 Meter). Sie wird bei Projekten wie dem schwimmenden Windpark Hywind Tampen in Norwegen eingesetzt.
3.2 Taut-Leg Mooring System
- Wie es funktioniert: Dabei werden Kunststoffseile oder Stahldrähte unter Spannung gesetzt. Die Seile dehnen sich in einem Winkel (etwa 30-45°) und verankern sich im Meeresboden. Sie erzeugen eine Rückstellkraft durch Elastizität.
- Profis:
- Benötigt weniger Platz auf dem Meeresboden.
- Bessere Stabilität und schnellere Reaktion.
- Ideal für tiefere Gewässer.
- Nachteile:
- Höhere Installationskosten.
- Die Verankerungen müssen sowohl vertikale als auch horizontale Lasten aufnehmen.
- Materialien können sich unter Spannung und Wellen abnutzen.
- Am besten für: Mittleres bis tiefes Wasser (100-250 Meter).
3.3 Tension-Leg Mooring System (TLP)
- Wie es funktioniert: TLP verwenden vertikale Stahl- oder Faserspannglieder, die von der schwimmenden Struktur bis zu den Ankern auf dem Meeresboden gespannt werden. Diese Konstruktion verhindert, dass sich die Plattform nach oben oder unten bewegt und begrenzt die horizontale Drift.
- Profis:
- Sehr stabil.
- Hervorragende Kontrolle über die Bewegung (kein Nicken, Rollen oder Heben).
- Ideal für Tiefsee-Öl- und Gasplattformen.
- Nachteile:
- Sehr teuer.
- Schwer zu installieren.
- Steifer und empfindlicher gegenüber den Meeresbedingungen.
- Am besten für: Tiefes Wasser (über 250 Meter).
4. Seite-an-Seite-Vergleich
| Liegeplatz Typ | Kraftquelle | Linienwinkel / Layout | Wassertiefe | Profis | Nachteile |
|---|---|---|---|---|---|
| Oberleitung | Gewicht der Kette | Nahezu waagerecht, liegt auf dem Meeresboden | Untiefe (<100 m) | Kostengünstig, einfach zu installieren | Platzraubend, weniger stabil |
| Taut-Leg | Spannung des Seils | 30°-45° Winkel, Seil bleibt vom Meeresboden fern | Mittel (100-250 m) | Geringe Stellfläche, tiefwasserfähig | Höhere Kosten, Ankerstärke erforderlich |
| Tension-Leg (TLP) | Vertikale Spannung | Gerade vertikale Linien | Tief (>250 m) | Äußerst stabil, keine Drift | Teure, komplexe Einrichtung |
5. Anwendungen in der realen Welt
- Hywind Tampen (Norwegen) verwendet eine Oberleitung System für schwimmende Windkraftanlagen.
- Öl- und Gasplattformen verwenden oft Tension-Leg Verankerung für Tiefseeeinsätze.
- Viele Offshore-Wind Projekte in tiefen Gewässern wählen jetzt Taut-Leg Systeme, um Platz zu sparen und die Stabilität zu verbessern.
Jedes System eignet sich für unterschiedliche Anforderungen, die sich aus der Wassertiefe, den Bedingungen des Meeresbodens, der Art der Struktur und dem Budget ergeben.
6. Schlussfolgerung
Jeder Verankerungstyp hat seine eigenen Stärken:
- Oberleitung ist kostengünstig und eignet sich hervorragend für flache Gewässer.
- Taut-Leg ermöglicht eine bessere Kontrolle in tieferen Bereichen bei geringerem Platzbedarf.
- Tension-Leg bietet die beste Bewegungssteuerung, hat aber auch einen hohen Preis.
Die Wahl des richtigen Verankerungssystems hängt von der Lage, der Wassertiefe, dem Plattformtyp und dem Budget Ihres Projekts ab. Da immer mehr schwimmende Wind- und Offshore-Energieprojekte entstehen, ist die Wahl eines intelligenten Verankerungssystems wichtiger denn je.
