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OFD®: Offshore Foundation Drilling

Bohrtechnik zur Gründung von Fundamenten für Offshore-Windkraftanlagen

________________ In Deutschland ist die Offshore Windkraft ein herausragendes Element auf dem Weg zu einer Energieversorgung durch regenerative Energien. Für das Erreichen des Ziels der Bundesregierung, den Anteil der Windenergie am deutschen Bruttostromverbrauch von 6,6 Prozent (Stand 2008) auf 25 Prozent im Jahr 2030 zu steigern, ist neben dem Ausbau auf dem Festland auch das Vorantreiben der Entwicklung von Offshore Windparks unerlässlich.

Die Flexibilität des VSM-Prinzips überzeugt auch Offshore

Die durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) geförderte Machbarkeits- und Konzeptstudie lieferte eine auf der VSM-Technik basierende, aber auf den maritimen Bereich angepasste und modifizierte, Maschinentechnik. Die VSM wird onshore zum Absenken von Schächten, wie Start- und Zielschächte von Tunnelvortriebsmaschinen, Belüftungsschächte für U-Bahnen o.ä. eingesetzt. Die VSM-Maschine arbeitet dabei unterhalb des Grundwasserspiegels. Das mit der Fräswalze abgebaute Bohrgut wird mittels einer Pumpe mit dem umgebenden Wasser abgesaugt und auf die Geländeoberfläche gefördert. Dort wird das Bohrklein von der Spülung getrennt.

OFD® basiert of der bewährten VSM-Technologie - modifiziert für den maritimen Einsatz.

Die OFD®-Maschine arbeitet nach einem vergleichbaren Prinzip. Ein variables Grippersystem ermöglicht die Maschine an verschiedenen Positionen im Monopile zu befestigen. Dadurch kann die OFD®-Maschine für den Ein- und Ausbau durch einen verjüngten Pfahlkopf hindurchgeführt werden. Der schwenkbare Ausleger gewährleistet zudem maximale Durchmesser-Flexibilität. Der Bohrdurchmesser kann damit an den Durchmesser des Monopiles angepasst werden und ermöglicht zugleich das Bohren im Inneren des Pfahls sowie das Bohren mit Überschnitt unterhalb des Pfahlfußes. Der Materialabbau erfolgt unter Wasser durch einen Fräskopf, der sich in konzentrischen Kreisen um die Pfahlachse dreht und dadurch die Sohlfläche abbaut. Der Abraum wird mit einer Tauchmotorpumpe über Tage gefördert. Dort wird der Feststoff vom Wasser getrennt und zwischengelagert. Das gereinigte Wasser wird dem Bohrprozess wieder zugeführt.

Vorteile gegenüber konventionellen Installationstechniken

Die derzeit gängige Installationspraxis für Gründungsstrukturen von Offshore Windkraftanlagen stellt das Rammverfahren dar. Hierzu wird ein hydraulischer Hammer auf dem einzubringenden Pfahl befestigt. Dieser schlägt mit rund 30 Schlägen pro Minute und bis zu 8000 Schlägen pro Pfahl den Pfahl in den Seeboden. Durch diese Technik werden selbst in einer Entfernung von 750 Metern noch Spitzenschalldruckpegel von 195dB sowie Dauerschalldruckpegel von 178dB  erreicht. Die Auswirkungen auf die Meeresfauna, insbesondere auf die in Nord- und Ostsee heimischen Schweinswale, sind verheerend. Bei diesen sich akustisch orientierenden und kommunizierenden Tieren können oberhalb von 164 dB temporäre Hörschwellenverschiebungen bis hin zu tödlichen Verletzungen eintreten.

In Zusammenarbeit mit dem Institut für technische und angewandte Physik (itap) aus Oldenburg wurden Messungen an einer an Land arbeitenden VSM durchgeführt. Diese wurden als Basis für die Prognostizierung der Hydroschallimmissionen der OFD®-Technik verwendet. Die Prognose des Dauerschalldruckpegels liegt dabei bei nur 117 dB (re1μPa) in 750 Metern Entfernung. Der Spitzenschalldruckpegel liegt maximal 3 dB bis 4 dB darüber. Im Gegensatz zum Rammverfahren wird bei der OFD®-Technik somit der gegenwärtig einzuhaltende Richtwert von 160 dB vom BSH (Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie) um mehr als 40 dB unterschritten.

In vielen Regionen gibt es durch die vorhandene Geologie Schwierigkeiten beim Einbringen der Pfähle mittels der Rammtechnik. Probleme können hierbei durch sehr hohe Lagerungsdichten der Geologie, Gesteinsschichten oder Findlinge im Rammbereich auftreten. Die Rammtechnik kommt hier häufig an ihre Grenzen. Eine erfolgreiche Gründung geht daher oft mit sehr hohem Aufwand einher. Durch den Einsatz der OFD®-Technik wird den Bauunternehmen erstmals ein Werkzeug an die Hand gegeben, bei dem diese Problematik eine untergeordnete Rolle spielt. Der Fräskopf der OFD®-Bohranlage kann mit unterschiedlichen Werkzeugen bestückt werden und kann somit an die unterschiedlichen Geologien angepasst werden.

 
„Gefördert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages“

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