Neue Pfahlgründungsmethode für Windpark

Neue Pfahlgründungsmethode für Windpark
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November 2017

 

Large Diameter Drilling (LDD) war mit der Pfahlgründung in einem neuen Offshore-Windpark beauftragt worden – ein Einsatz, bei dem es auf höchste Präzision ankam. Das Unternehmen entschied sich daher, eine vollkommen neue, noch nie angewendete Arbeitsmethode zu erproben.

Die Zahl der Windparks nimmt zu, denn mit ihnen können große Mengen Energie umweltfreundlich produziert werden. Die Errichtung von Windparks als Offshore-Anlagen bietet mehrere Vorteile, dazu zählt unter anderem die normalerweise höhere Windgeschwindigkeit im Vergleich zum Festland und eine folglich höhere Leistung bei der Stromerzeugung. LDD ist auf Dienstleistungen im Bereich der Installation von Unterwassergründungen spezialisiert und war daran interessiert, seine gängigen Arbeitsmethoden bei der Pfahlgründung unter Wasser zu verbessern sowie ein schnelleres, stärker integriertes und durchgehend intelligentes System zu entwickeln. Bei der Pfahlgründung werden die Pfähle einzeln in den Boden eingesetzt und bilden dann die Basis der Windenergieanlage. In diesem spezifischen Fall wollte LDD sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Effizienz seiner Schablonen für die Pfahlgründung in einem neuen Offshore-Windpark 65 Kilometer vor der Ostseeküste verbessern. Für das Projekt selbst mussten 70 Windenergieanlagen im Meer in einer maximalen Tiefe von 100 Metern aufgestellt werden. Die Windenergieanlagen sollten auf vier Unterwasserpfählen ruhen und einen ganz bestimmten Abstand mit minimaler Fehlertoleranz einhalten. Die Pfähle wogen bis zu 175 Tonnen, waren 62 Meter lang und 2,7 Meter breit – daher war die Schablone für die korrekte Ausrichtung der Pfähle von entscheidender Bedeutung. Diese Art von Projekt wäre bereits an Land und ohne die zusätzlichen Faktoren wie Strömung, Neigung, Windnachführung und stürmische Winde, die auf dem Meer zu berücksichtigen sind, eine Herausforderung.

Neue Horizonte ergründen

Bei traditionellen Gründungsmethoden wird ein Pfahl nach dem anderen positioniert und ausgerichtet. Die Positionierung der Pfähle wird jeweils von der Position des vorherigen Pfahls aus berechnet. Bei diesem Prozess müssen allerdings viele Faktoren kompensiert werden. Die Idee einer „intelligenten Schablone“, die sich kontinuierlich an Veränderungen unter schwierigen Bedingungen anpassen kann, ein gewisses Maß an Steuerung zulässt sowie eine automatische Positions- und Winkelkorrektur für den Pfahl während der Installation bietet, war ein von LDD erdachtes Konzept. Dank dem innovativen Denkansatz von Bosch Rexroth wurde eine maßgeschneiderte Hybridlösung entworfen und entwickelt, mit der die richtige Positionierung der Pfähle kontinuierlich über eine reaktive Schablone überwacht und gewährleistet wird.

Die Aufgabe von Bosch Rexroth bestand darin, seine umfassende Erfahrung für den Entwurf eines Hydraulik- und Steuersystems zu nutzen, dessen Effektivität und Eignung zu prüfen und anschließend die Materialien auszuwählen, die den besonders anspruchsvollen Betriebsbedingungen am besten entsprechen. Ein solches System war eine völlige Neuheit und erforderte umfassende virtuelle Tests, um sowohl das technische als auch kommerzielle Risiko zu begrenzen, bevor es tatsächlich zur Anwendung gebracht werden konnte.

Beispiellose Präzision

Das daraus entstandene hochpräzise elektrohydraulische Schwerlaststeuersystem lieferte eine bislang beispiellose Präzision, die weit über die Genauigkeit herkömmlicher Methoden hinausgeht. Anders als bei traditionellen Techniken konnten die vier Pfähle dank der neuen aktiven Schablone gleichzeitig als „Set“ behandelt werden. Die Positionierung jedes Pfahls wurde anhand einer „Gruppenreferenz“ optimiert, die Meeresgrund, Schablone und benachbarten Pfahl berücksichtigte. Das sparte jede Menge Zeit und schließlich auch Geld – die Kosten können hier pro Tag im sechsstelligen Bereich liegen. Das fertige System umfasst eine Fehlerlevelerkennung und Algorithmen zur Erzeugung eines Fehlersignals, sodass über das Steuersystem zusammen mit der prädiktiven Technologie eine sequenzielle Korrektur vorgenommen werden kann.

Das System war ideal für diese Anwendung geeignet. Nun wird untersucht, inwieweit seine Funktionen auch für andere anspruchsvolle Anwendungen genutzt werden können, die aus Sicherheits- und Betriebsgründen dieselben Anforderungen an die Positioniergenauigkeit bei Maschinen und Komponenten stellen.

Hydraulische Unterwasserausrüstung von Bosch Rexroth. Magnifier

Hydraulische Unterwasserausrüstung von Bosch Rexroth.