Leichter an den Wind

Windenergie

Umspannwerk - Das Konzept für eine Plattform, die bei der Installation ohne Offshore-Kräne auskommen kann, steht.

08. September 2009

Das Interesse an Offshore-Windparks ist in den letzten Jahren enorm gewachsen. Die Herausforderung: Die sensible Technik für den dauerhaften Einsatz in rauem Hochseeklima zu rüsten. Um diesen Anforderungen zu begegnen, hat Areva Energietechnik zusammen mit dem Ingenieurbüro KCI ein Plattformkonzept für Offshore-Umspannwerke entwickelt.

Die Erstpräsentation erfolgte auf der Hannover Messe 2009. »Die Resonanz der Branche war überwältigend und zeigt, dass die neue Areva Offshore Plattform viele derzeitige Fragen von Windpark-Entwicklern beantwortet. Es liegen bereits konkrete Anfragen vor«, sagt Florian Zschoge. Er arbeitet in der Projektabwicklung bei Areva in Dresden.

Bei bisherigen Konzepten für Umspannwerke wird die E-Technik teils in Containern auf dem Plattformdeck, teils eingehaust in komplexere Plattformaufbauten installiert. Basis des neuen Konzeptes ist nun ein geschlossener Schwimmkörper. Ausnahmslos alle Systemkomponenten werden in diesen installiert. Dabei wird er doppelt genutzt: als Auftriebskörper und als Schutzhülle vor dem aggressiven salinen Einfluss.

Die Idee zur Entwicklung kam den Ingenieuren durch die Erfahrungen, die sie beim Bau des Offshore-Umspannwerkes Alpha Ventus machten. Die elektrotechnischen Belange konnten bei der Entwicklung des Umspannwerkes noch nicht optimal berücksichtigt werden, was zu einem erschwerten Montageprozess führte. Daher entwarfen die Fachleute das neue Plattformdesign um die Elektotechnik herum. »Darüber hinaus wurde bei der Entwicklung des Layouts bewusst auf alle Phasen des Plattform-Lebenszyklus eingegangen«, sagt Zschoge, »Also auf Bau der Plattform, Ausrüstung, Installation der Plattform mit Transport an die Stelle im Meer, Betrieb, Rückbau und Demontage.« Der Schwimmkörper besitzt drei Decks. Zuoberst befindet sich das Arbeitsdeck. Je nach Betriebskonzept kann dieses als Lagerfläche, als Stellfläche für temporäre Wohncontainer oder als Helikopterlandeplatz verwendet werden. Auf Wunsch kann das Deck auch zu einem Offshore-Servicestützpunkt erweitert werden. Im Inneren des Schwimmkörpers befinden sich das Haupt- und das Kabeldeck mit Schaltanlagen, Generatoren, Kabelananlagen und Transformatoren.

Die großzügig dimensionierten Wartungs- und Montageluken auf dem Arbeitsdeck ermöglichen nicht nur jederzeit den Zugang. Sie erlauben auch die komplette Montage und kalte Inbetriebnahme des Umspannwerkes im Hafen.

Danach schleppen Schiffe den Schwimmkörper an den Installationsort. Durch den Auftrieb sind nur vier hochseetaugliche Schlepper notwendig. »Kernstück des Konzeptes ist die Verwendung eines sich selbst errichtenden Pontons als Plattform für die Umspannwerkstation«, so Zschoge. Um dieses Prinzip anwenden zu können muss der Ponton mit drei, vier oder mehr Stahlrohrbeinen ausgestattet sein, an denen er sich aus dem Wasser in seine Endhöhe emporheben kann. Die Stahlrohrbeine können mit- hilfe von Hydrauliksystemen ausgefahren werden. Am Fuß jedes Beines befinden sich Saugglocken, die etwa 10m hoch sind und einen Durchmesser von etwa 10m haben. Bei der Installation werden die Saugglocken auf den Meeresboden abgesenkt. Durch die rund 3.500t Eigengewicht der Plattform sinken sie 2-3m in den Sand ein. Mit Hilfe des anschließend in den Saugglocken erzeugten Unterdrucks saugt sich das Fundament in den Boden und verankert die Station.

Mindestens 50 Plattformen

Vorteil des selbsterichtenden Konzeptes: Die Plattform kann ohne den Einsatz schwerer Offshore-Krantechnik installiert werden. So ergibt sich laut Areva unter anderem eine geringere Bauzeit, da keine Jacketstruktur installiert werden muss. Auch entstehen reduzierte Installationskosten, weil nur Hochseeschlepper anstatt Offshore-Kräne benötigt werden. Zu geringeren Reservierungskosten komme es, da die Schlepper besser verfügbar seien. Die Plattform lässt sich in Wassertiefen bis zu 40 m einsetzen, im konkreten Auftragsfall projektspezifisch anpassen und ist von 400 MW auf bis zu 800 MW Übertragungsleistung erweiterbar. Optimierungspotenzial sieht Zschoge noch in der Standardisierung des Plattformkonzeptes. »Dabei kommen etwa die Fertigung, Installation und die Zertifizierung in Betracht.«

Geeignet sei das Konzept für Windparks mit einer Einspeiseleistung ab etwa 100MW aufwärts. Sollten sich die gesetzlichen Rahmenbedingungen weiter positiv entwickeln, sei davon auszugehen, dass in der Nord- und Ostsee in den nächsten 15 bis 20Jahren Windparks mit einer Gesamtleistung zwischen 20 und 25GW realisiert werden. In Europa würden bis zu 70GW avisiert. »Etabliert sich unter diesen Voraussetzungen das 400 Megawatt Offshore-Umspannwerk als Standard, ergibt sich allein in deutschen Gewässern rein rechnerisch ein Bedarf von mindestens 50 Plattformen.«

Erschienen in Ausgabe: 09/2009