Heave-Kompensation für Offshore-Windenergie
Herausforderungen bei der Installation von Windkraftanlagen
Offshore-Windkraftanlagen werden mit Selbstheberschiffen, Schwerlastkranfrachtschiffen oder halbversenkbaren Plattformen installiert. Mit der Zunahme der Turbinengröße über 15 MW hinaus — mit Gondeln über 600 Tonnen und Blätter über 115 m — werden die Hubvorgänge zunehmend empfindlich gegenüber wellenerzeugten Bewegungen.
Wichtigste Installationsphasen, bei denen die Heave-Kompensation wichtig ist:
- Monopfahlplatzierung/Jacketplatzierung — Senken eines Fundaments mit über 1000 Tonnen durch die Spritzzone auf den Meeresboden
- Übergangsstück-Installation — Das Verfugen oder Verschrauben des ÜS auf dem Monopfahl erfordert genaue vertikale Positionierung
- Turmabschnitt-Hebevorgänge — Das Stapeln von Turmabschnitten in der Höhe verstärkt Schiffsbewegungen
- Gondel- und Blattinstallation — die höchsten Hubvorgänge mit den engsten Toleranzen
Herkömmliche Selbstheberschaft eliminieren Heave durch Aufstehen auf dem Meeresboden, sind aber langsam bei der Umpositionierung und durch die Wassertiefe begrenzt. Schwimmende Installationsschiffe bieten schnellere Zykluszeiten, müssen aber wellenenverursachte Bewegungen bei jedem Hubvorgang bewältigen.
Bewegungskompensationslösungen für Wind
Bei der Installation von Offshore-Windkraftanlagen werden mehrere Bewegungskompensationsansätze verwendet:
- Aktive Heave-Kompensation (AHC) — Winden mit Echtzeit-Bewegungserkennung und hydraulischem/elektrischem Antrieb. Wird auf Großkranlöffel für Schwerlasthebe verwendet. Erreicht >95% Kompensation, erfordert aber erhebliche Leistung und Kontrollkomplexität.
- Passive Heave-Kompensation (PHC) — Gasfedern-Systeme, die Heave-Bewegungen ohne externe Stromversorgung absorbieren. Niedrigere Kosten und einfachere Bedienung. Geeignet für Fundament- und Unterwasserkomponentenhandhabung.
- Bewegungskompensierte Pfahlgreifer — spezialisierte Rahmen, die Monopfähle oder Jackets stabil halten, während das Schiff schwingt. Wird von dedizierten Installationsschiffen verwendet.
- Stoßdämpfer — schützen vor Stoßlasten während Pfahlrammen oder plötzliche Lasttransferereignisse.
Für die Installation von Monopfahl und Übergangsstück bietet ein passiver Kompensator wie RIGEL oder ein adaptives System wie ANTARES eine kostengünstige Möglichkeit, das Wetterfenster ohne die Komplexität der vollständigen AHC zu erweitern.
Marktausblick
Der Markt für Offshore-Windkraft wächst schnell. Europa plant, bis 2050 300 GW Offshore-Windkraftkapazität zu installieren, und die Märkte in Asien-Pazifik (China, Japan, Südkorea, Taiwan) wachsen schnell. Die Turbinengröße nimmt von 12 MW auf 20+ MW zu und treibt die Nachfrage nach größeren Kränen und besserer Bewegungskompensation an.
Dieses Wachstum schafft Möglichkeiten für Heave-Kompensationsgeräte in mehreren Bereichen: schwimmende Installationsschiffe, die Krankompensation benötigen, Besatzungstransferschiffe mit bewegungskompensierter Laufsteg und Kabelverlegungsvorgänge, die konstante Spannungssysteme erfordern. Wenn die Industrie in tieferes Wasser mit schwimmenden Fundamenten (Halbversenkbar, Spar, TLP) voranschreitet, wird der Bedarf an wirksamer Heave-Kompensation bei Abschleppungs- und Hookup-Vorgängen weiter zunehmen.
