Die Offshore Windenergie und Spezialschiffe

halina · 03 Oktober 2016, 19:35:21

Mit der offiziellen Inbetriebnahme des ersten Windparks in der Nordsee im April 2010 ca. 45 Km nordwestlich der Insel
Borkum unter der Bezeichnung "Testfeld Borkum West" ( jetzt umbenannt in "Alpha Vetus" ) begann eine neue Epoche
der Windenergieeinspeisung in das deutsche Hochspannungsnetz , geliefert von 12 Windkraftanlagen der 5 MW-Baureihe
mit einer installierten Leistung von 60 MW .
Nach einem zügigen Weiterbau konnten bis Anfang 2016 dreizehn Windparks in Nord-und Ostsee mit 800 Windkraftanlagen
und einer installierten Leistung von etwa 3.300 MW ans Netz geschaltet werden was in etwa der Leistung von 3 kleineren
AKW- Blöcken entspricht . Diese Windparks haben eine durchschnittliche installierte Leistung bis zu 400 MW und bestehen
aus 40-80 WKA , die in kleineren Gruppen mit 33 KV-Seekabeln verbunden sind und von dort zur Trafo-Plattform bzw. zur
Konverter-Plattform führen , in denen dann die Spannung auf 150 KV hochtransformiert wird und als Drehstromkabel in die
landseitige Übergabestation enden , hier wird dann umtransformiert auf die 220 KV bzw. 400 KV- Verbundnetze . Bei langen
Kabelstrecken von über 60 Km wird dann auf den Konverter-Plattformen die 150 KV-Drehstromspannung auf 150 KV =
umgerichtet und als monopolares oder bipolares Kabelsystem bis zur landseitigen Übergabestation weitergeführt , hier erfolgt
dann die Umrichtung in Drehstrom mit anschliessender Transfomation auf die Spannung der Verbundnetze .
Weitere Genehmigungsverfahren für die Errichtung von 34 Windparks mit ca. 9,000 MW Gesamtleistung bis 2022 sind schon
abgeschlossen , aber von der Regierung mit einer Novelle zum EEG 2014 ( Energien-Einspeisungsgesetz) etwas abgebremst
worden , diese sieht nun vor bis 2022 6.500 MW , bis 2025 11.000 MW und bis 2035 einen Zubau bis auf 15.000 MW , dies
ist wohl nicht das letzte Wort , denn bis 2022 werden ja auch noch die 8 Blöcke der AKW abgeschaltet mit einer Leistung von
16.500 MW , und zusätzlich noch einige Braunkohlen-und Steinkohlen-Kraftwerke .
Wenn das ehrgeizige Ziel der Bundesregierung erreicht werden soll , nämlich bis 2035 sechzig Prozent des Energiebedarfs aus
Windkkraft , der Photovoltaik und aus Biomasse zu decken und bis 2050 sogar noch 80 % , so kann man wohl davon ausgehen
dass die Offshore-Windenergie trotz den hohen Installationskosten weiterhin auf dem Vormarsch ist , auch wenn bereits über
26.000 WKA landgestützt mit einer installierten Leistung von ca. 45.000 MW laufen , aber leider wegen den ungünstigen Wind-
Verhältnissen nur eine Auslastung der Anlagen von ca. 23 % ergibt , was hochgerechnet gerade mal einer Dauerlast-Einspeisung
von nur ca.18.000 MW entspricht , im Vergleich zu den Offshore-Anlagen mit bis zu 200 Vollasttagen ist dies nur ein gutes Drittel .
Man kann wohl davon ausgehen , dass die ca. 150.000 Beschäftigten in der Windenergietechnik auch in Zukunft gut beschäftigt
sein werden mit besonderer Betonung auf das Offshore-Geschäft .
In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt , dass SIEMENS die Abbremsung des Zulaufs an Neuinstallationen in der Nordsee
nicht so hart treffen wird , denn ein Grossauftrag aus GB über die Lieferung von 174 WKA der 7 MW-Baureihe mit einer Leistung
von 1.200 MW für den weltgrössten Offshore-Windpark "HORNSEA ONE" vor der englischen Nordseeküste der bis 2020 ans Netz
gehen soll wird in der neuen Fabrikanlage in Cuxhaven für eine gute Auslastung sorgen .
Wenn auch nicht direkt mit der Offshore-Windenergie verwurzelt ,so profitiert davon doch auch Wilhelmshaven , denn sehr oft
laufen hier die Arbeitsschiffe ein und machen für Wartungsarbeiten oder Personalwechsel im Binnenhafen am Hannover-Kai fest .

Hier noch eine kleine Fotostrecke , die Bilder 1-5 sind Eigenaufnahmen .

halina

Bild # 1+2 Das Einrichterschiff für den Bau von Windkraftanlagen "VIDAR" , 2013 gebaut mit Heimathafen Hamburg , ist ca.
140 m lang und kann bis zu 90 Fachkräfte aufnehmen . Die Ladekapazität beträgt 6.500 t , der Schwerlastkran hat
eine Tragkraft bis 1.200 t und einen Arbeitsradius von ca. 27 m , die Arbeitshöhe beträgt 120 m über Aufbaudeck .

Bild # 3 Die "AURA" ein 104 meter langer Kabelleger der in den Windparks mit der Verlegung der 33 KV + 150 KV- Kabel
eingesetzt wird .

Bild # 4 Und auch der 88 m lange Kabelleger "TOPAZ-INSTALLER" ist in den Windparks aktiv und kann 3.600 t Kabellast
aufnehmen , gehört zu einer Unternehmensgruppe aus den Vereinigten arabischen Emiraten

Bild # 5 Auch der 88 m lange Schwerlasttransporter die "ELEKTRON" von Stattnet- Transport ist oft zu Gast in WHV

Bild # 6 Hier zu sehen die Gründungsstruktur für eine WKA in der Nordsee , ein sogenanntes TRI-POD mit einem Gewicht
von ca. 900 t , wird bis zu Wassertiefen von 50 m eingesetzt und ruht zusätzlich auf einem Pfahl-Fundament .
Author: Trabutzku 1234, Foto von Februar 2012 , Lizenz: CC-BY-CC0 1.0 gemeinfrei

Bild # 7 Karte der Offshore-Windanlagen in der Deutschen Bucht , Stand 2015 , wie man sieht sind die bereits installierten
und die zukünftigen Windparks alle in der äusseren Wirtschaftszone ausserhalb der 12 Sm -Zone angesiedelt , die
eine Ausdehnung Richtung Nordwesten bis zu 200 Km hat . Gut zu sehen die 3 bereits bestehenden Verbindungs-
Kabelverläufe zum Festland von der Fa. TENNET installiert mit einer Gesamt-Kapazität von bis zu 6.500 MW
Author: Maximillian Dörrbecker , Lizenz: CC-BY-SA 3.0 Unported

Bild + 8 Energie-Grafik vom Dezember 2015 , inzwischen dürfte der Windenergieanteil etwas höher sein .
Author : Strom-Report.de , Lizenz: CC-BY-SA 3.0 Unported

jockel · 04 Oktober 2016, 08:44:24

Zitat von: halina am 03 Oktober 2016, 19:35:21
in der Nordsee [...] ca. 45 Km nordwestlich der Insel Borkum...

...und so schaut es aktuell dort draußen aus: Livebilder und -daten.

Gruß
Klaus

halina · 05 Oktober 2016, 19:42:11

Moin jockel ,

Danke für Deinen Link , gut zu sehen wie hart am Wind hier die Techniker ihre Arbeit verrichten müssen und ganz besonders
schwierig die Montage der Maschinengondel mit einem Gewicht von ca. 500 t in einer Höhe von ca. 100 meter über MHW .
Die Entwicklung der Windturbinen geht ständig weiter , waren es bisher WKA mit einer Leistung von 5-6 MW , so gehen in
Kürze bereits Generatoren mit 7-8 MW ans Netz mit einer Ausgangsspannung von ca. 66 KV Drehstrom . Führende Hersteller
darunter auch SIEMENS mit einem Weltmarktanteil von ca.14 % arbeiten bereits an der Entwicklung einer 10 MW WKA für den
Offshore-Einsatz mit Serienfertigung ca. 2019 , dies dürfte dann wohl für längere Zeit ein Prestige-Etappenziel sein , denn der
technische Aufwand bereits für diese Installationen ist enorm hoch , auch für folgende Wartungsarbeiten .

halina

Und auch die Arbeitsschiffe müssen dieser Entwicklung angepasst werden , hier mal 2 Aufnahmen von einem der grössten
Errichterschiffe , es ist die 2012 auf der Crist-Werft in Gdynia gebaute "INNOVATION" mit einer Länge von 161 meter und
einem 3.400 qm grossen Arbeitsdeck mit einer Ladefähigkeit bis zu 8.000 t . Der von der Fa. Liebherr-MCCtec in Rostock
gebaute Schwerlastkran hat eine Tragkraft von 1.500 t und eine Auslage bis zu 31 m , die Hubhöhe über Deck beträgt 120 m
und für die elektrisch-hydraulischen Antriebe stehen 4.000 KW zur Verfügung und für ca. 100 Personen stehen Kabinen bereit .
Das Schiff kann bis zu einer Wassertiefe von 50 Meter mit den 4 Stützbeinen fixiert werden und hat einen Eigenantrieb mit 4
Propellergondeln mit insgesamt 14.000 KW Leistung und bringt es dabei auf 12 Kn Fahrt

Bild # 1 Die "INNOVATION" in Bremerhaven beim Aufnehmen der Gründungskonstruktionen für die Offshore-WKA
Foto von September 2012 ,Urheber: Tvabutzku 1234 , Lizenz: CC-CC0 1.0 Public Domain

Bild # 2 Das Schiff iin WHV am Hannover-Kai liegend , Foto von Januar 2014 , Urheber:Ein Dahmer , Lizenz: CC-BY-SA 3.0

halina · 26 Januar 2022, 18:18:13

Wie Siemens-Gasema mitteilt , ist kürzlich die weltweit grösste Offshore-Windkraftanlage in der
neuen Windkraft-Komponentenfabrik in Cuxhaven in Serienfertigung gegangen , von der ca.
250 Windturbinen pro Jahr gefertigt werden sollen , es handelt sich hier um die bereits erfolgreich
getestete 11 MW -Turbine vom Typ SG 11.0 -193 DD-Flex mit Direktantrieb .
Das Gewicht der Gondel mit der Größe eines Zweifamilienhauses beträgt ca.500 t , hinzu kommen
noch die drei Rotorblätter mit 97 m Länge und einem Gewicht von ca. 25 t .
Un dies ist noch nicht der letzte Schritt , denn die nächste Generation ist bereits in Planung , es
wird dann eine 14/15 MW-Anlage sein , die 2024 mit 108 m langen Rotorblättern in Serie gehen soll , damit könnte auch die Zahl der WKA pro Windpark erheblich reduziert werden .

halina

Bild # 1 Das neue 2018 fertiggestellte Fertigungszentrum für Windkraftanlagen in Cuxhaven
von Siemens-Gamesa , hier sind z.Zt. ca. 600 Personen beschäftigt . Das Werk hat
einen eigenen Verladekai , an dem die Schiffe anlegen können und die Gondeln für
die weltweiten Windparks übernehmen können .

Bild # 2 Dies ist die erste 11 MW-Turbine aus der Serienfertigung für ein Windpark von
Vattenfall , aufgestellt in der Cuxhavener Fabrikhalle .

Bild # 3 Diese Grafik zeigt den Strommix in Deutschland von 2020 , hier ist zu sehen , dass
der Anteil von erneuerbaren Energieträgern bereits mehr als 50 % beträgt , und auch
die Windkraftsparte hat sich von 2015 mit 13,5% auf 27% verdoppelt .

Bild # 4 Hier zu sehen die installierte Leistung der Offshore-Windkraftanlagen in Deutschland
von 2011-2020, schockierend der Zulauf von 2019 auf 2020 , von 7,6 GW auf 7,8 GW,
dies sind gerade mal 200 MW , also ca. 25 WKA mit 8 MW-Leistung

Wenn die Ausbauziele der Regierung von 20 GW bis 2030 erreicht werden sollen , so
heißt es nun nur noch ; nicht kleckern , sondern klotzen .

halina · 10 März 2022, 16:46:20

Mit der Installation von immer leistungsstärkeren Windkraft-Turbinen werden auch bezüglich der
Ausrüstungen von Errichterschiffen grössere Hubleistungen für die Bordkräne notwendig sein , so
beträgt schon jetzt das Gewicht für ein Tripod der 11 MW-Turbine ca. 2.500 t , dies wird sich noch
erhöhen für die 2024 in Betrieb gehende 14 MW-Turbine . Man kann wohl davon ausgehen , dass
bis 2030 die Leistungsstärke bis auf 20 MW hochgetrieben wird , zumal auch die zur Verfügung
stehenden Windpark-Flächen bis zu 50 m Wassertiefe in der Nordsee bald ausgeschöpft sein
werden , dann könnte sich das Gewicht eines Tripod-Fundaments wohl bis zu 4.000 t betragen .
Die meisten der eingesetzten Schiffe haben jedoch nur einen 2.500 t -Kran an Bord .
Die Jan de Nul-Group aus Belgien-Luxemburg hat darauf bereits reagiert und hat ein gänzlich
neues Errichter-Schiffskonzept vorgestellt mit dem Bau des DP2-Heavy-Crane-Vessel , das Schiff
ist bereits in einem chinesischen Baudock aufgeschwommen und dürfte in der 2. Jahreshälfte
2022 in Betrieb gehen . Der Name lautet "LES ALIZES" , gegenüber der bisherigen Bauweise hat
das Schiff keine 4 Stützen mehr für die Fixierung vor Ort, sondern wird mit einer automatischen
Prozesssteuerung der Heck-und Bugantriebe auf Position gehalten , so dass mit dieser Technik
auch das Setzten der Fundamente schneller erfolgen kann .
Hier mal die wichtigsten technischen Daten: Länge 237m ,Breite 52 m und der Tiefgang 10,5 m,
die Verdrängung 61.000 DWT , der Kran-Hauptblock hat eine Hubleistung von 5.000 t bei 36m
Auslegung , der Hilfsblock ein Hubleistung von 1.500 t bei 46 m Auslegung . Das Cargo-Deck
hat eine Fläche von 9.300 Quadratmetern , ausgelegt z.B. für die Aufnahme von 5 schweren
Tripod-fundamenten . Für den elektrischen Energiebedarf sorgen 6 MAN-Dieselaggregate mit
einer Leistung von je 7.200 KW .für den Hauptantrieb stehen 4 Ruderpropeller mit je 3.000 KW
zur Verfügung mit dem das Schiff 13,0 Kn Fahrt erreichen kann , am Bug sind 2 ausfahrbare
Ruderpropeller mit einer Leistung von je 3.250 KW und noch 2 Querstrahlruder mit jeweils
2.600 KW installiert .
Der Besatzung stehen 120 Einzel-und 15 Doppelkabinen zur Verfügung und an Bord können
noch 2 Helikopter aufgenommen werden .

Quelle : Technische Daten und Bilder von der Jan de Nul Group

Strandurlauber · 10 März 2022, 17:20:44

Hallo Halina,

Bis zu welchen Kriterien (Wind / See) soll die den einsatzfähig sein?
Mir kam schon der 600 t Kran, den ich mal aus der Nähe gesehen habe, riesig vor ...

VG Strandurlauber

halina · 10 März 2022, 19:54:33

Moin Strandurlauber , zum Setzen der Tripod-Fundamente ist nicht zentimergenaue Arbeit
erforderlich , so dass diese noch bis Wiindstärke 4-5 durchgeführt werden
können ,immerhin liegt das Schiff mit 52 m Breite ziemlich ruhig in der See .
Die von Dir genannte Hubkraft von 600 t kannst Du vergessen .

Gruss halina

halina · 31 März 2022, 17:55:01

Für den Aufbau der Offshore-Windkraftanlagen sind neben der Setzung von Fundamenten noch
eine Reihe von weiteren Spezialschiffen im Einsatz , die in abgestimmter Arbeitsweise vor Ort
sind , so die Errichterschiffe für das Aufsetzen des Turms , der inzwischen schon eine stattliche
Höhe von bis zu 150 m hat , aber nun in mehreren Segmenten montiert wird , dabei hat das
untere Teil einen Durchmesser von bis zu 6 m und eine Wandstärke bis 50 mm , wobei das
Gesamtgewicht schon über 1.000 t liegen dürfte , diese Angaben beziehen sich auf die WKA der
11 MW-Klasse , bei der die ca. 100 m langen Rotorblätter jeweils ca. 40 t Gewicht haben .
Nicht zu vergessen natürlich noch die vielen Schwerlasttransportschiffe die spezifisch die Gondeln
sowie die Rotorblätter und Turmsegmente vor Ort anliefern müssen , dazu noch die Fundamente,
sofern diese nicht wie von der "LES ALZES" an Bord aufgenommen werden können .
Nachdem alles fertigmontiert ist , sind dann die Kabelleger an der Reihe , die mit der Verlegung
der 66 KV- Kabel beschäftigt sind, hier werden dann jeweils eine Gruppe aus 4 WKA miteinander
verbunden , sogenannte CLUSTER , danach weitere Cluster miteinander verkabelt und dann als
Hauptstrang zum Konverter geführt , hier wird der 66 KV- Drehstrom in 110 KV-Gleichstrom
umgewandelt und in einer bipolaren Kabelstrecke zur Land-Übergabestation geführt , wo dann
die Umwandlung von 110 V Gleichstrom ins 220 KV bzw. 380 KV -Drehstrom-Netz erfolgt .
Hier möchte ich noch die technischen Daten des Errichterschiffes "WIND LIFT I"
vorstellen , das hauptsächlich mit der Montage der Turmsegmente , der Windturbinen mit den
Rotorblättern eingesetzt wird , gebaut 2000 in Polen mit Endausbau Nordseewerke Emden :
Länge 104 m Breite 36 m , die 4 Hub-Beine haben eine Länge von 72 m und ein Gewicht von je
1.609 t ,das Hebegewicht des Hubsystems beträgt bis zu 8.000 t und wird bewegt mit 4 starken
Elektromotoren von jeweils 1.500 KW . Für den Antrieb stehen 4 drehbare Ruderprobeller zur
Verfügung mit je 1.100 KW , damitwird ein Speed von ca. 10,1 Kn erreicht wird .
Die Hubleistung des Hauptkranes beträgt 500 t bei 31 m Auslage , der kleine Hebebock hat am
Vorhaken eine Hubleistung 140 t bei 70 m Auslage und wird für die Montage der Rotorblätter
eingesetzt . Bei einer Wassertiefe bis 45 m können die Hubbeine das Schiff soweit herausheben,
so das bis zu einer Wellenhöhe von 4,8 m noch gearbeitet werden kann .

halina

Im Anhang noch 2 Fotos von der "WIND LIFT I" vor Cuxhaven fahrend , das 3. Bild ist ein
Eigenfoto aus Wilhelmshaven , es zeigt den Kabelleger "AURA" , er gehört den Seekabelwerken
in Nordenham , war eingesetz in der Nord-und Ostsee

maxim · 01 April 2022, 09:47:35

Hier ein Modell eines Kabellegers, der auch überwiegend Kabel für Offshore-Windparks verlegt:

https://www.modellmarine.de/index.php/modelle/572-roel-van-de-velde/6466-kabelleger-living-stone-1-700-eigenbau-von-roel-van-de-velde