Bauablauf & Installation

Die Errichtung von Offshore-Windenergieanlagen (OffWEA) unterscheidet sich aufgrund des maritimen Umfelds in wesentlichen Punkten von der Errichtung von Onshore-Windenergieanlagen. Der Aufwand der Installationsarbeiten vor allem mit Blick auf die Transportkosten und die Verankerung der Anlagen ist deutlich höher. Die Errichtung einer Offshore-Windenergieanlage läuft in mehreren Schritten ab, die grob in drei Kategorien eingeteilt werden können:

Ingenieure auf Offshore-Plattform
© BMWi/Holger Vonderlind
Bauablauf & Installation

Fundamente und Gründungen

Um eine OffWEA errichten zu können, muss eine feste Verankerung sichergestellt sein. Dazu werden am Offshore-Standort Fundamente bzw. Gründungsstrukturen errichtet, auf denen die WEA stehen sollen. Dabei gibt es verschiedene Fundamenttypen, die u.a. in Abhängigkeit von Faktoren wie Gewicht der WEA, Wassertiefe, dynamische Lastverteilung und Beschaffenheit des Meeresbodens ausgewählt werden.

Auch das Gewicht der Fundamente (z.T. über 1.000 t) bzw. Komponenten spielt bei der Wahl des Fundamenttyps eine Rolle.

Zum Einsatz kommen derzeit Jackets, Tripods, Monopiles, Schwergewichtsgründungen, Tripiles, Bucket-Fundamente oder schwimmende Fundamente. Der Ablauf der Installation stellt sich in Abhängigkeit vom gewählten Fundamenttyp sehr unterschiedlich dar. Wenn die Fundamente wie bislang üblich per Rammung errichtet werden kommt es zu erheblichen Schallemissionen. Daher sind aus Umwelt- und Naturschutzgründen in Deutschland Schallschutzmaßnahmen durchzuführen. Diese umfassen auch technische Lösungen zur Reduzierung des Rammschalls, die in die Bauabläufe zu integrieren sind.

Weitere Infos zu: Offshore-Fundamenten bzw. Schallschutzmaßnahmen und Naturschutz

Errichtung

Die Errichtungsphase kann wiederum in mehrere Teilphasen untergliedert werden. So erfolgt zunächst eine Vormontage der Komponenten im Ausgangshafen, bevor die einzelnen Teile zur Baustelle transportiert werden. Vor Ort findet schließlich die abschließende Errichtung der WEA statt. Nach dem Netzanschluss und der erfolgreichen Inbetriebnahme kann die Anlage dann Strom produzieren. Die Errichtung von OffWEA wird insbesondere dadurch erschwert, dass stabile und ruhige Wetter- und Seebedingungen gegeben sein müssen. Das schränkt das Zeitfenster, in dem über das Jahr Bauarbeiten stattfinden können, ein.

Vormontage im Hafen und Transport

Das Ziel der Vormontage besteht vor dem Hintergrund des schmalen Zeitfensters darin, die nötigen Arbeitsschritte auf See zu minimieren. In den dafür ausgelegten Offshore-Häfen erfolgt daher vor dem eigentlichen Baubeginn zunächst die Montage größerer Einheiten aus den Einzelkomponenten. Dazu bedarf es entsprechender Werkhallen und Flächen. Für die Montage einer OffWEA im Hafen wird nach den bisherigen Erfahrungen eine Fläche von rund 1000 m² benötigt. Die WEA-Komponenten werden mit Transport- und/oder Errichterschiffen in das Baugebiet transportiert. Je nach Größe der Schiffe können dabei eine oder mehrere OffWEA gleichzeitig befördert werden. Für den Transport sind ebenso wie für die Errichtung der Anlagen stabile Wetter- und Seeverhältnisse von Vorteil.

Montage der WEA

Vor Ort werden die einzelnen Komponenten der OffWEA auf dem Sockel der zuvor installierten Gründungsstruktur errichtet und zur kompletten Anlage zusammengesetzt. Dazu wird zunächst das erste Turmsegment durch den Kran eines Errichterschiffs oder einer Errichterplattform (Jack-up Plattformen) aufgesetzt und durch einen Stahlflansch fest mit der Gründung verbunden.

Alle weiteren Turmsegmente werden dann nachfolgend auf das erste Segment montiert. Dazu werden sie ebenfalls per Kran in die richtige Position gebracht und mit dem unteren Segment verbunden. Anschließend wird die Gondel mit der Turbine montiert. Zum Abschluss werden dann der Rotorstern bzw. die Rotorblätter durch den Kran des Errichterschiffs hochgezogen und an der Gondel montiert. Damit ist die eigentliche Errichtung der Anlage abgeschlossen.

Neuere Errichtungskonzepte sehen für die Zukunft auch die komplette Vormontage des Turms sowie der Anlage ohne Rotor an Land vor. Insgesamt wird im Bereich der Errichtungslogistik ein großes Kostensenkungspotential gesehen.

Netzanbindung und Inbetriebnahme

Die errichteten Offshore-Windparks müssen nach Abschluss der Anlagenerrichtung noch an das Stromnetz angeschlossen werden. Dazu ist eine Innerparkverkabelung sowie die externe Netzanbindung an das Festland notwendig.

Das Umspannwerk des Windparks ist in der Regel mit einer größeren Umspannplattform des Übertragungsnetzbetreibers verbunden. Bei der Kabelverlegung zum Umspannwerk werden größere Schiffe als bei der Innerparkverkabelung benötigt. Das Umspannwerk selbst ist wiederum mit dem Stromnetz am Festland durch einen entsprechenden Netzzugangspunkt verbunden. In der Nordsee wird hauptsächlich der Strom über große Gleichstromverbindungen abgleitet, in der Ostsee über Wechselstromleitungen.

I.d.R. werden die externen Kabel für die Netzanbindung an das Festland vor der Errichtung der OffWEA verlegt. Die interne Kabelverlegung erfolgt dagegen erst nach der Fundament-Gründung und der Errichtung der Umspannplattform.