DE102005006988A1

DE102005006988A1 - Flächengründung, bevorzugt aufgelöst, für Offshore-Windenergieanlage

Info

Publication number: DE102005006988A1
Application number: DE102005006988A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Weber
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2006-08-17
Also published as: EP1691073A3; EP1691073A2

Abstract

Die erfindungsgemäße Gründung einer Offshore-Windenergieanlage weist Gründungselemente auf, deren Einhüllende im Grundriß eine Fläche umschließt. Diese flächenhafte Gründung liegt auf dem Meeresboden auf oder ist nur geringfügig darin versenkt. Ausgehend von dieser flächenhaften Gründung erstreckt sich eine Gründungsstruktur als Unterbau nach oben, auf dem der Mast mit der Turbine errichtet ist. Der Mast kann sich auch direkt von der flächenhaften Gründung aus erheben. Der Mast oder der Unterbau werden bevorzugt durch Seilabspannungen stabilisiert. DOLLAR A Die flächenhafte Gründung ist kein übliches Schwerkraftfundament, hat aber eine ähnliche Wirkung. Kippmomente aus dem Mast werden von der flächenhaften Gründungsstruktur aufgenommen und über Bodenpressung abgetragen. Die Wirkung ähnelt entfernt der bei einer überdimensionalen Stehlampe. Eine mögliche Ausführungsform besteht aus zwei ein Kreuz bildenden Betongründungsbalken, auf deren Kreuzungspunkt sich ein Mast oder Mastuntersatz erhebt, der optional mit Seiten abgespannt ist. Die Verbindung vom Mast oder Mastuntersatz zur Gründung kann dann auch gelenkig ausgeführt sein. Eine weitere Option ist die Ausbildung der Gründungsbalken als liegendes U-Profil, das zur Erhöhung des Gewichtes mit Bodenmaterial (Sand, Steine) gefüllt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft die Gründung von Offshore-Windenergieanlagen.

Es ist bekannt, als Gründung für Offshore-Windenergieanlagen in den Boden eingerammte Monopiles, mit Pfählen verankerte Tripods oder Schwerkraftfundamente einzusetzen.

Bei den Schwerkraftfundamenten handelt es sich um häuserblockgroße sandgefüllte Betonhohlkästen, die auf dem Meeresboden auffliegen oder nur geringfügig darin versenkt sind, und auf denen der Mast der Windenergieanlage errichtet ist.

Schwerkraftfundamente haben den Vorteil, ohne große Geräuschentwicklung auf dem Meeresboden abgesetzt werden zu können und damit naturschützerische Vorgaben erfüllen zu können. Schweinswale und andere Meerestiere werden durch den Lärm des Einrammens bei alternativen Gründungsverfahren nicht mehr hörgeschädigt und damit orientierungslos. Nachteil der Schwerkraftfundamente ist der hohe Kostenaufwand.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gründung für eine Offshore-Windenergieanlage anzugeben, die kostengünstig ist und ohne große Lärmbelästigung vor Ort installiert werden kann.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist eine flächige Gründung, die auf dem Meeresboden aufliegt oder nur geringfügig darin versenkt ist, und auf der sich ein Unterbau für den Mast der Windenergieanlage oder der Mast der Windenergieanlage selbst erhebt. Die Gründung wirkt, vereinfacht gesagt, ähnlich wie ein Fuß einer Stehlampe.

Bevorzugt ist die flächige Gründung aufgelöst und die Einhüllende der aufgelösten Gründungselemente bildet eine Gründungsfläche mit ähnlicher Wirkung wie ein durchgehendes, flächiges Schwerkraftfundament.

Kippmomente des Mastes werden von der, bevorzugt aufgelösten, flächigen Gründung aufgenommen und über Bodenpressungen an den Meeresboden weitergegeben.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, den Unterbau des Mastes als Maststück auszuführen und dieses gelenkig auf der Gründung zu befestigen. Die Stabilität des Mastes wird dann durch Seilabspannungen vom Mast oder vom Mastuntersatz zur flächenmäßigen Gründung erreicht.

Diese Ausführung gestattet es auch, einen Mast jederzeit in seiner Ausrichtung nachzujustieren, falls er durch unplanmäßige Ereignisse eine Fehlneigung erhalten sollte.

Die flächenmäßige Gründung besteht in einem bevorzugten Fall aus einem Betonkreuz, an dessen Kreuzungspunkt sich der Unterbau/Mastuntersatz, oder der Mast selbst, erhebt.

Das Betonkreuz besteht bevorzugte aus zwei langen Betonbalken, die in einer Variante erst vor Ort übereinandergelegt werden. Hierzu weisen die Betonbalken ungefähr in ihrer Mitte entsprechende Ausnehmungen auf, so daß sie übereinandergelegt beide den Meeresboden berühren.

Eine andere Variante sieht vor, die Betonkreuze vorzufertigen und als ein Element auf dem Meeresboden abzusetzen

Die Betonbalken sind bevorzugt als Hohlprofile, U-Profile bzw. als wannenförmige Profile ausgeführt, die nach Montage an Ort und Stelle mit Ballastmaterial (z. B. Sand, Steinen) gefüllt werden können. Durch diese Erhöhung der Masse der flächenmäßigen Gründung kann die von der Gründung aufgespannte Fläche kleiner gehalten werden, das heißt, die Betonbalken können kürzer und damit kostengünstiger ausgelegt werden.

Der Durchmesser der von der flächenmäßigen Gründung aufgespannten Fläche beträgt üblicherweise weniger als die Hälfte der Höhe des Mastes der Windenergieanlage.

Die flächenmäßige Gründung kann zusätzlich durch kurze Verankerungen im Meeresboden stabilisiert werden. Diese Verankerungen oder seitliche Schürzen oder andere vom Betonbalken nach unten ragende Fortsätze verhindern ein horizontales Gleiten auf dem Meeresboden.

Die Bauteilabmessungen der erfindungsgemäßen Gründung sind deutlich geringer als die eines üblichen Schwerkraftfundamentes. Die Kosten sind gegenüber einem in der Wirkung gleichwertigen Fundament nach Stand der Technik ebenfalls geringer.

Die Figuren zeigen beispielhaft und schematisch eine bevorzugte Ausführungsform mit einem Betonkreuz als Gründung.

1a und 1b zeigen die zwei Balken des Betonkreuzes mit ihren paßgenauen Ausnehmungen zum Übereinanderlegen. Die Betonbalken weisen an ihren Enden nach unten ragende Fortsätze auf, die sich in den meeresboden bohren und ein horizontales Gleiten des Kreuzes verhindern.
2 zeigt im Schnitt ein Betonkreuz, auf dem gelenkig und mit Seilabspannung zu den Enden der Betonbalken ein Unterbau/Mastuntersatz errichtet ist, auf dem der Mast der Windenergieanlage befestigt ist.

1: Betonbalken
2: Ausnehmung
3: Meeresboden
4: Betonkreuz
5a: Gelenkunterteil
5b: Gelenkoberteil
6: Seilabspannung
7: Unterbau/Mastuntersatz
8: Mast der Windenergieanlage
9: Fortsatz als Gleitschutz

Claims

Gründung für eine Offshore-Windenergieanlage, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine flächenmäßige Gründung handelt, die Kippmomente des Mastes als Flächendruck an den Meeresboden überträgt, wobei die Höhe der Gründung im Verhältnis zu ihrer horizontalen Erstreckung maximal ein Fünftel beträgt.
Gründung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf ihr gelenkig ein Unterbau oder der Mast selber errichtet ist, der durch bevorzugt nachjustierbare, von der Gründung zum Unterbau oder Mast verlaufende Seilabspannungen in seiner Lage stabilisiert ist.
Gründung nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flächenmäßige Gründung Ausnehmungen aufweist, die im Grundriß mindestens ein Drittel der aufgespannten Fläche ausmachen.
Gründung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenmäßige Gründung als vorgefertigtes oder aus Einzelteilen zusammengesetztes Betonkreuz ausgeführt ist.
Gründung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Unterbau des Mastes oder der Mast selbst am Kreuzungspunkt des Betonkreuzes erhebt.
Gründung nach mindestens einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Betonkreuz aus zwei sich kreuzenden Betonbalken besteht, die ungefähr in ihrer Mitte Ausnehmungen aufweisen, so daß die beiden Betonbalken im kreuzweise übereinandergelegten Zustand beide den Meeresboden berühren.
Gründung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Betonkreuz bzw. die Betonbalken als Hohlprofile, U-förmig oder in Wannenform ausgeführt sind und mit Ballastmaterial gefüllt werden können.
Gründung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Verankerungen am Meeresboden befestigt ist, oder seitliche Schürzen oder nach unten ragenden Fortsätze aufweist, die in den Meeresboden eindringen und die im wesentlichen nur Horizontalkräfte aufnehmen müssen.
Gründung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der flächenmäßigen Gründung maximal der Hälfte der Höhe des Mastes der Windenergieanlage beträgt.