DE102009002248A1

DE102009002248A1 - Verfahren zum Errichten einer Off-Shore-Anlage und Off-Shore-Anlage

Info

Publication number: DE102009002248A1
Application number: DE102009002248A
Authority: DE
Inventors: Stefan BÖGL
Original assignee: Max Boegl Bauunternehmung GmbH and Co KG
Current assignee: Max Boegl Stiftung and Co KG
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2010-10-14
Also published as: EP2417305A2; WO2010115933A3; WO2010115933A2

Abstract

Bei einem Verfahren zum Errichten einer Off-Shore-Anlage (1), insbesondere Off-Shore-Windkraftanlage, bei welchem ein schwimmfähiges Fundament (2) an Land oder in einem Hafenbereich vorgefertigt wird, nach seiner Fertigstellung an einen Einbauort geschleppt und abgesenkt wird und anschließend am Einbauort die Anlage (1) mit einem Aufbau (6), an welchem Funktionseinheiten (7, 8) der Anlage (1) angeordnet sind, komplettiert wird, wird an und/oder auf dem Fundament (2) eine in abgesenktem Zustand des Fundaments (2) über Wasser liegende Montagehilfe (11) abgestützt und die Anlage (1) am Einbauort mittels der Montagehilfe (11) komplettiert. Bei einer Off-Shore-Anlage (1), insbesondere Off-Shore-Windkraftanlage, mit einem schwimmfähigen und absenkbaren Fundament (2) und einem Aufbau (6), an welchem Funktionseinheiten (7, 8) der Anlage (1) angeordnet sind, ist an und/oder auf dem am Einbauort abgesenkten Fundament (2) eine in abgesenktem Zustand des Fundaments (2) über Wasser liegende Montagehilfe (11) zur Komplettierung der Anlage (1) am Einbauort abgestützt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Errichten einer Off-Shore-Anlage, insbesondere Off-Shore-Windkraftanlage, bei welchem ein schwimmfähiges Fundament an Land oder in einem Hafenbereich vorgefertigt wird, nach seiner Fertigstellung an einen Einbauort geschleppt wird und dort abgesenkt wird. Anschießend wird am Einbauort die Anlage mit einem Aufbau und Funktionseinheiten, insbesondere einer Gondel und einem Rotor einer Windkraftanlage, fertiggestellt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Off-Shore-Anlage, insbesondere Off-Shore-Windkraftanlage, mit einem schwimmfähigen und absenkbaren Fundament sowie einem Aufbau, an welchem Funktionseinheiten, insbesondere eine Gondel und ein Rotor einer Windkraftanlage, angeordnet sind.
Zur Errichtung von Off-Shore-Windkraftanlagen sind verschiedene Verfahren bekannt geworden. So werden beispielsweise als Fundamente Senkkästen aus Stahl oder armiertem Beton verwendet, welche an Land gebaut werden und für verschiedene Typen von Seebett verwendbar sind. Die Senkkastenfundamente sind schwimmfähig und werden mit Hilfe von Lastkähnen an die Einbaustelle transportiert. An ihrer Einbauposition werden die Senkkästen mit Sand, Kies oder einem anderen dichten Material gefüllt, um ihnen das erforderliche Gewicht zu verleihen. Die Windkraftanlage selbst wird hierbei in der Regel in einem nahegelegenen Hafen vollständig montiert und mittels eines Lastschiffes an die Einbaustelle transportiert. Am Einbauort werden die Türme der Windkraftanlagen mit Hilfe von Schwimmkränen aufgerichtet und auf dem Fundament montiert. Die Funktionseinheiten der Windkraftanlage werden, sofern sie nicht bereits vormontiert sind, ebenfalls mittels Schwimmkränen auf den Aufbau bzw. den Turm der Anlage montiert.
Die DE 2 359 540 beschreibt ein derartiges Verfahren, bei welchem ein Fundamentfloß zumindest teilweise an Land oder in einem Hafenbereich gefertigt, an den Einbauort verbracht und dort abgesenkt wird. Anschließend wird auf dieses Fundamentfloß ein Turmaufbau aufgebracht, welcher an Land vorgefertigt ist und ebenfalls schwimmfähig ausgebildet ist. Der Turmaufbau wird in waagrechter Lage zum Einbauort geschleppt, dort durch kontrolliertes Fluten ggf. mit Hilfe spezieller Hebezeuge oder Schwimmkranen aufgerichtet und in eine entsprechende Ausnehmung des Fundamentes angesenkt. Erst dann kann der sich über der Wasseroberfläche befindliche Aufbau der Anlage auf dem Turm montiert werden, welcher im Falle der DE 2 359 540 zur Ölgewinnung ausgebildet ist. Der Aufbau ist ebenfalls an Land oder in einem Hafen vorgefertigt, wird im Ganzen zum Einbauort geschleppt und dort auf dem Turm montiert. Der Einsatz von Schwimmkränen ist vergleichsweise kostenintensiv. Zudem sind Transport und Aufrichtung des Aufbaus und des Turmes stark wetterabhängig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Errichten einer Off-Shore-Anlage vorzuschlagen, welches den Einsatz von Schwimmkränen vermeidet. Weiterhin soll eine entsprechende Anlage vorgeschlagen werden.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Bei einem Verfahren zum Errichten einer Off-Shore-Windkraftanlage wird ein schwimmfähiges Fundament an Land oder in einem Hafenbereich vorgefertigt. Nach seiner Fertigstellung wird das schwimmfähige Fundament an einen Einbauort geschleppt und dort abgesenkt. Anschließend wird am Einbauort die Windkraftanlage mit einem Aufbau, an welchem Funktionseinheiten der Anlage angeordnet sind und welcher sich über der Wasseroberfläche befindet, fertiggestellt. Erfindungsgemäß wird an oder auf dem abgesenkten Fundament eine in abgesenktem Zustand des Fundaments über Wasser liegende Montagehilfe abgestützt und die Anlage am Einbauort mittels der Montagehilfe komplettiert. Eine entsprechende Off-Shore-Anlage, insbesondere Off-Shore-Windkraftanlage, beinhaltet ein schwimmfähiges und absenkbares Fundament sowie einen Aufbau, an welchem Funktionseinheiten der Anlage angeordnet sind. Der Aufbau befindet sich vollständig über der Wasseroberfläche. Als Funktionseinheiten können beispielsweise im Falle einer Windkraftanlage die Gondel und der Rotor an dem Aufbau angeordnet sein. Erfindungsgemäß ist an oder auf dem am Einbauort abgesenkten Fundament eine über Wasser liegende Montagehilfe zur Komplettierung der Anlage am Einbauort abgestützt. Der Einsatz von Schwimmkränen, welche eine im Stand der Technik an Land vorgefertigte Windkraftanlage von einem Lastkahn übernehmen und auf das Fundament aufsetzen, ist hierdurch nicht erforderlich. Die Montage des Aufbaus auf dem Fundament kann durch die erfindungsgemäße Montagehilfe, welche auf dem Fundament abgestützt ist, in einfacher Weise ohne den Einsatz eines Schwimmkranes erfolgen.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Montagehilfe, wenn der Aufbau der Anlage in Fertigteilbauweise direkt am Einbauort gefertigt wird, da weder große Lastschiffe noch Schwimmkräne zum Aufbau benötigt werden und die Fertigung in einem vergleichsweise teueren Hafenliegebereich vermieden werden kann. Die Montage eines an Land vorgefertigten Aufbaus mittels der Montagehilfe ist jedoch ebenfalls erleichtert, da diese mit Hilfe der Montagehilfe bewerkstelligt wird und während der Montage keine äußere Stabilisierung des Aufbaus durch Schwimmkräne erforderlich ist.
Nach einer ersten Ausführung der Erfindung wird an und/oder auf dem abgesenkten Fundament als Montagehilfe eine über Wasser liegende, stabile Montageplattform abgestützt. Auf der Montageplattform können am Einbauort weitere Montagehilfen wie beispielsweise Gerüste, Verschiebbebahnen, Hebezeuge oder dergleichen angeordnet werden, mittels welchen beispielsweise ein Turm der Windkraftanlage errichtet oder die Gondel der Windkraftanlage montiert werden kann. Neben den Montagehilfen, welche auf der Plattform angeordnet werden, können auch Bauteile der Windkraftanlage auf der Montageplattform aufgenommen werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Montageplattform nach dem Absenken des Fundaments am Einbauort auf das Fundament, insbesondere auf eine Deckplatte eines Schwimmkörpers des Fundaments und/oder den Sockel, aufgesetzt wird. Prinzipiell ist es jedoch auch denkbar, die Montageplattform bereits bei Fertigung des Fundaments auf das Fundament aufzusetzen und gemeinsam mit dem Fundament an den Einbauort zu schleppen. Weiterhin ist es auch denkbar, die Montageplattform als integralen Bestandteil des Fundaments auszubilden.
Nach einer anderen Ausführung der Erfindung wird als Montagehilfe ein Kran, vorzugsweise eine Kletterkran, an und/oder auf dem Fundament abgestützt und die Anlage am Einbauort mittels des Krans komplettiert. Hierdurch wird die Fertigung des Aufbaus direkt am Einbauort in Fertigteilbauweise in günstiger Weise ermöglicht. Vorzugsweise wird ein Kletterkran an einem Sockel des Fundaments abgestützt. Ebenso kann jedoch auch ein anderer Kran an dem Sockel oder auch auf einer Bodenplatte oder einer Deckplatte des Fundaments abgestützt werden.
Das Fundament der Anlage beinhaltet vorzugsweise eine Bodenplatte sowie einen auf der Bodenplatte angeordneten Sockel. Vorzugsweise ragt der Sockel in abgesenktem Zustand des Fundaments etwas über die Wasseroberfläche hinaus, so dass an ihm in einfacher Weise und ohne Arbeiten unter Wasser die Montagehilfe angeordnet werden kann bzw. der Aufbau montierbar ist.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Fundament einen oder mehrere Schwimmkörper mit einer stabilen Deckplatte beinhaltet, auf welcher die Montageplattform abstützbar ist.
Vorzugsweise werden Bauteile der Windkraftanlage an Land vorgefertigt, auf Schiffen oder Schwimmpontons an den Einbauort transportiert und von diesen direkt an die Montagehilfen bzw. die Montageplattform übergeben. Eine Vormontage der Bauteile der Windkraftanlage an Land ist hierdurch nicht mehr erforderlich. Zudem ist der Transport von einzelnen Bauteilen der Windkraftanlage im Vergleich zu einer vollständig montierten Windkraftanlage wesentlich vereinfacht. Die einzelnen Bauteile der Windkraftanlage können hierdurch nach ihrer Anlieferung und Übernahme durch die Montagehilfsmittel zu ihrer Montage auch auf der Montageplattform zwischengelagert werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein Aufbau der Anlage am Einbauort ausschließlich mit Hilfe der Montagehilfen errichtet wird. Schwimmkräne oder andere externe Hilfsmittel zur Stabilisierung beim Aufrichten eines vorgefertigten Turmes sind hierdurch nicht erforderlich. Insbesondere kann jedoch durch die erfindungsgemäße Anordnung von Montagehilfen auch der Aufbau aus Fertigteilen, vorzugsweise aus Betonfertigteilen, gefertigt werden, welche erst am Einbauort ausschließlich mit Hilfe der Montagehilfen montiert werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird am Einbauort auf der Montageplattform und/oder an dem Fundament und/oder an bereits Teilen des Aufbaus ein Klettergerüst als Montagehilfe angeordnet und der Aufbau der Anlage mit Hilfe des Klettergerüstes aus Fertigteilen, insbesondere aus Betonfertigteilen, errichtet. Die einzelnen Betonfertigteile können in einfacher Weise an Land außerhalb eines Hafenbereiches gefertigt werden, zum Hafen transportiert und zum Einbauort verbracht werden. Eine Vorfertigung des Aufbaus im Hafenbereich ist hierdurch nicht erforderlich. Der Transport kann mittels einfacher Schiffe vergleichsweise kostengünstig erfolgen. Der Einsatz von Schwimmkränen zur Montage des Aufbaus ist hierdurch ebenfalls nicht erforderlich. Es sind jedoch auch andere Montagehilfen wie Kletterkrane oder andere Krane denkbar, welche an der Montageplattform und/oder dem Sockel und/oder an bereits montierten Teilen des Aufbaus befestigt werden, um den Aufbau direkt am Einbauort zu errichten.
Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn auch Funktionseinheiten der Anlage, beispielsweise eine Maschinengondel oder weitere Komponenten der Windkraftanlage, mit Hilfe des Klettergerüstes auf dem Aufbau montiert werden. Auf der Montageplattform als Montagehilfe eventuell angeordnete Hebewerkzeuge oder Kräne können hierdurch vergleichsweise klein ausgebildet sein, da sie lediglich für die Übernahme der Bauteile von Schiffen oder Pontons ausgebildet sein müssen.
Die Montagehilfe kann nach dem Absenken des Fundaments am Einbauort auf eine Bodenplatte und/oder einen Sockel des Fundaments aufgesetzt werden. Je nach Ausgestaltung des Fundaments und der Montagehilfe kann die Montagehilfe jedoch auch auf einer Deckplatte eines Schwimmkörpers des Fundaments abgestützt werden, so dass diese entsprechend stabil ausgeführt sein muss.
Vorteilhaft ist es, wenn die Montagehilfen nach Fertigstellung der Anlage zumindest teilweise demontiert werden. Bei einer erfindungsgemäßen Off-Shore-Anlage sind die Montagehilfen entsprechend demontierbar an dem Fundament oder der Montageplattform angeordnet. Die Montagehilfen können hierdurch zur Montage weiterer Windkraftanlagen weiterverwendet werden.
Ebenso kann es jedoch vorteilhaft sein, die Montagehilfen zumindest teilweise zum Verbleib an der Montageplattform anzuordnen, da diese dann für eine spätere Wartung oder Demontage der Anlage verwendet werden können.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Montagehilfen zumindest teilweise an einem Sockel des Fundaments und/oder dem Aufbau der Anlage befestigt sind. Die Montagehilfen können hierdurch einerseits besser befestigt werden als bei einer alleinigen Befestigung auf der Bodenplatte oder auch der Montageplattform und können andererseits hierdurch auch nach einem eventuel len Entfernen der Montageplattform an dem Sockel und/oder dem Turm der Windkraftanlage verbleiben.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Aufbau aus vorzugsweise ringsegmentförmigen Betonfertigteilen aufgebaut ist. Auch ein Schwimmkörper des Fundaments kann aus ringsegmentförmigen Betonfertigteilen aufgebaut sein. Diese können in günstiger Weise in großen Stückzahlen vorgefertigt und einfach an die Baustelle transportiert werden.
Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Betonfertigteile des Aufbaus und/oder des Schwimmkörpers trocken gegeneinander und/oder gegen das Fundament verspannt. Eine Abdichtung beispielsweise mittels Epoxydharz ist hierbei nicht erforderlich. Die Betonfertigteile können jedoch auch mit einem Anstrich versehen werden, um eine Abdichtung zu erzielen, und gegeneinander oder gegen die Bodenplatte verspannt werden. Vorzugsweise werden die Kontaktstellen der Betonfertigteile vor dem Verspannen überschliffen, so dass ein planes Aufeinanderliegen der Betonfertigteile gewährleistet wird.
Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Off-Shore-Anlage mit einer Montageplattform als Montagehilfe in einer Übersichtsdarstellung,
2 eine alternative Ausführung einer Montagehilfe in Form einer Montageplattform mit weiteren Montagehilfen,
3 eine weitere Ausführung der Erfindung mit einem Kletterkran als Montagehilfe,
4 eine schematische Darstellung der Montage des Aufbaus mittels eines Klettergerüsts und einer Montageplattform als Montagehilfen.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Off-Shore-Anlage 1 in einer schematischen Darstellung in einem Teilschnitt. Die Anlage 1 ist vorliegend als Windkraftanlage auf einem Fundament 2 ausgeführt, es kann jedoch anstelle einer Windkraftanlage auch eine andere Anlage 1, beispielsweise eine Bohrplattform o. ä. auf dem Fundament aufgebaut werden.
Die Windkraftanlage 1 beinhaltet ein schwimmfähiges Fundament 2, welches in der vorliegenden Darstellung eine Bodenplatte 3, einen Sockel 4 sowie einen Schwimmkörper 5 beinhaltet. Ein derartiges Fundament ist vorteilhaft für die Fertigung des Fundaments 2 sowie der Anlage 1 und die erfindungsgemäße Abstützung der Montagehilfen 11, wie im Folgenden noch erläutert werden wird. Andere Ausführungen von Fundamenten 2 sind jedoch ebenso denkbar. Weiterhin beinhaltet die Windkraftanlage 1 einen Turm 6, eine Maschinengondel 7 sowie den Rotor 8. Anstelle des Turmes 6 einer Windkraftanlage 1 kann selbstverständlich auch ein anderer Aufbau 6 mit entsprechenden Funktionseinheiten auf dem Fundament 2 aufgebaut sein.
Das schwimmfähige Fundament 2 beinhaltet vorliegend eine stabile Bodenplatte 3, welche vorzugsweise aus Beton ausgeführt ist. Unterseitig kann die Bodenplatte eine Ausnehmung 14 aufweisen, so dass die Bodenplatte 3 eine kreisringförmige Aufstandsfläche besetzt, wie in 2 ersichtlich. Auf der Bodenplatte 3 ist ein Sockel 4 des Fundaments 2 mittels Spanngliedern verspannt. Der Sockel kann hierbei aus einzelnen ringförmigen Betonfertigteilen 15 bestehen, so dass das Fundament 2 in einfacher Weise vorgefertigt werden kann.
Weiterhin beinhaltet das Fundament 2 einen oder mehrere Schwimmkörper 5, welcher nach Darstellung der 2 aus Betonfertigteilen 19, welche e benfalls vorgefertigt und im Hafenbecken schnell montiert werden können, zusammengesetzt ist. Der Schwimmkörper 5 ist hierbei vorzugsweise ringförmig um den Sockel 4 auf der Bodenplatte ausgebildet. Hierdurch ist es einerseits möglich, den Sockel 4 in der Bodenplatte 3 unabhängig von dem Schwimmkörper 5 zu verankern und, sofern erwünscht, den Schwimmkörper 5 nach dem Absenken des Fundaments 2 zu entfernen. Die äußere Ringwand 9 des Schwimmkörpers 5 kann jedoch auch einteilig in Ortbeton ausgeführt sein, wie aus 1 ersichtlich. Andere, auch mehrteilige Ausführungen eines Schwimmkörpers aus Beton oder Stahl sind ebenso möglich. Schließlich beinhaltet der Schwimmkörper 5 des Fundaments 2 eine Deckplatte 20. Diese kann als durchgehende, ringförmige Deckplatte 20 oder als Elementdecke aus einzelnen, kreisringsegmentförmigen Fertigteilen in Beton oder Stahl ausgeführt sein. Wie insbesondere in der Schnittdarstellung der 2 ersichtlich, wird der Schwimmkörper 5 hierbei derart aufgebaut, dass die Bodenplatte 3 zugleich den Boden des Schwimmkörpers 5 bildet. Der Schwimmkörper 5 kann durch Schottwände in einzelne Kammern unterteilt sein, um ein gezieltes Fluten und Absenken des Schwimmkörpers 5 am Einbauort zu ermöglichen. Nach einer weiteren Ausführung kann der Schwimmkörper auch aus mehreren kleineren Schwimmkörpern zusammengesetzt sein. Diese können nach dem Absenken des Fundaments auch verbleiben und als Montagehilfe und/oder als Verankerung für einen Schiffsanprallschutz verwendet werden. Das Fundament 5 kann wie in 1 dargestellt auf Pfähle 24 abgesenkt werden, welche höhengenau in den Meeresgrund 13 eingetrieben sind, oder direkt auf den Meeresgrund 13 abgesenkt werden und untergossen werden (siehe 2).
Nachdem das Fundament 2 am Einbauort versenkt ist, wird erfindungsgemäß eine Montagehilfe 11 an dem Fundament 2, vorzugsweise auf der Deckplatte 20 oder auch der Ringwand 9 des Schwimmkörpers 5, montiert. Die Anlage 1 kann hierdurch mit dem Aufbau 6, der Maschinengondel 7 und dem Rotor 8 am Einbauort komplettiert werden, ohne aufwändige Schwimmkrane zu verwenden. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführung der Er findung ist es hierbei möglich, auch den Aufbau 6 der Windkraftanlage 1 erst am Einbauort aus vorgefertigten Fertigteilen 27, vorzugsweise Betonfertigteilen, welche einfach an Land herzustellen und mittels herkömmlicher Schiffe an den Einbauort transportierbar sind, zu errichten.
Wie in 1 und 2 gezeigt, wird auf dem Fundament 2 eine in abgesenktem Zustand des Fundaments 2 über Wasser liegende, stabile Montageplattform 10 als Montagehilfe 11 abgestützt. Die Montagehilfe 11 kann hierbei auf der Deckplatte 20 des Schwimmkörpers 5 abgestützt werden, oder wie in 2 gezeigt, an dem Sockel 4. Ebenso kann die Montagehilfe 11 auch direkt auf der Bodenplatte 3 des Fundaments 2 abgestützt werden. Letztere Ausführungen ermöglichen eine problemlose Demontage des Schwimmkörpers 5 nach dem Absenken, wobei die Montagehilfe 11 dennoch an dem Fundament 2 verbleiben kann. Schwimmkörper 5 und Montagehilfe 11 können hierdurch getrennt voneinander demontiert werden und für andere Anlagen 1 weiterverwendet werden. Weiterhin sind auch Ausführungen denkbar, bei welchen die Montagehilfe 11 in die Konstruktion des Fundaments 2 integriert ist oder bereits bei der Fertigung des Fundaments 2 angeordnet wird.
Auf der Montageplattform 10 können verschiedene weitere Montagehilfen 11 wie Gerüste 17, Verschiebebahnen 18, Hebezeuge 21, Krane oder dergleichen angeordnet werden, mittels welcher die Windkraftanlage 1 am Einbauort errichtet wird (2). Vorteilhafterweise können mittels eines Hebezeuges 21 oder Verschiebebahnen 18 die einzelnen Bauteile 27, 7, 8 direkt von einem Transportschiff oder einem Schwimmponton übernommen werden. Der Einsatz von Schwimmkranen kann hierdurch vermieden werden. Weiterhin ist es möglich, die Bauteile 27, 7, 8 der Windkraftanlage 1 nach deren Anlieferung bis zu Ihrer Montage an der Windkraftanlage 1 auf der Montageplattform 10 zwischen zu lagern. Transportschiffe oder ein Lagerplatz im Hafen müssen hierdurch nicht über einen längeren Zeitraum bereit gehalten werden. Die Montageplattform 10 wird hierbei derart auf dem abgesenkten Fundament 2 abgestützt, dass sie eine sichere Arbeitshöhe über der Wasseroberfläche 12 aufweist. Die Montageplattform 10 bietet hierbei insbesondere die Möglichkeit, den Aufbau 6 der Anlage 1 erst am Einbauort aus Fertigteilen, vorzugsweise aus Betonfertigteilen 27, zu montieren. Hierzu kann als zusätzliche Montagehilfe 11 auch ein Klettergerüst 17 an dem Sockel 4 sowie der Montageplattform 10 angeordnet werden, wie in 4 dargestellt.
Ebenso kann auch, wie in 3 gezeigt, ein Kletterkran 16 als Montagehilfe 11 an dem Fundament 2 oder auch an bereits montierten Teilen 27 des Aufbaus 6 angeordnet werden. Der Kletterkran 16 kann beispielsweise als Seilkran ausgebildet sein, wie vorliegend angedeutet. Der Kletterkran 16 ist hierbei an dem Sockel 4 des Fundamentes 2 aufgebaut und hebt die einzelnen Fertigteile 27 des Aufbaus 6 nacheinander bis zur Endhöhe auf das Fundament 2. Dabei klettert der Kran 16 selbständig über eine hydraulische Vorrichtung an den Betonfertigteilen 27 bis zur Endhöhe des Aufbaus 6. Die Betonfertigteile 27 des Turmes und/oder des Sockels 4 besitzen hierfür entsprechende Aussparungen 29, damit sich der Kletterkran 16 sowohl horizontal verspannen als auch vertikal abstützen kann. Die einzelnen Fertigteile 27 werden nach der Montage mittels Spannanker vorgespannt. Die Gondel 7 der Windkraftanlage 1 wird zum Schluss ebenfalls von dem Seilkran 16 auf den Turmkopf gehoben. Der Seilkran 16 hat für diesen Hubvorgang einen entsprechenden Gegenballast 28. Falls erforderlich, wird das in den Aufbau 6 eingeleitete Hubmoment durch eine Seilabspannung aufgenommen. Nach der Montage des Rotors 8 durch den Kletterkran 16 kann dieser mittels der Klettereinrichtung selbständig zum Fundament 2 zurückklettern und demontiert werden. Für Wartungsarbeiten an der Gondel 7 kann der Kran 16 nach Montage am Fundament 2 und/oder der Plattform 10 wieder nach oben klettern und die Gondel 7 bei Bedarf vom Ausbau 6 heben.
Selbstverständlich können der Kletterkran 16 und die Montageplattform 10 jeweils sowohl als alleinige Montagehilfe 11 oder in Kombination verwendet werden, so dass Anlieferung und Zwischenlagerung der Bauteile 27, 7, 8 optimiert werden kann.
In der Darstellung der 4 ist ein Klettergerüst 17 als Montagehilfe 11 links und rechts neben dem zu bauenden Aufbau 6 auf der Montageplattform 10 angeordnet. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, dass auch die Maschinengondel 7 sowie gegebenenfalls der Rotor 8 mit Hilfe des Klettergerüstes 17 auf dem Aufbau 6 montiert werden können. Das Klettergerüst 17 weist eine vertikale Verschiebeeinheit 30 und eine Trägerplattform 31 auf. Unter der Trägerplattform 31 ist ein Portalkran 32 montiert, der die einzelnen Fertigteile 27 von der Plattform 10 aufnehmen, heben und auf den zu errichtenden Aufbau 6 montieren kann. Auf der Trägerplattform 31 wird die Gondel 7 bereits vor dem Bau des Aufbaus 6 positioniert. Somit muss die schwere Gondel 7 nicht zum Schluss auf die Höhe des Turms 6 bzw. des Aufbaus 6 gehoben werden. Die Gondel 7 wird hierbei nicht mittig, sondern über einen der beiden Kletterfüße gesetzt.
Durch Distanzstücke 33, die seitlich angeliefert und eingefügt werden, kann das Klettergerüst 17 nach oben verlängert bzw. geschoben werden. Dabei stützen sich die zwei „Kletterfüße” hydraulisch vorgespannt an dem bereits errichteten Turmstück 6 ab. Nachdem das letzte Fertigteil 27 des Aufbaus 6 verbaut ist, wird die Gondel 7 mittels einer in die Trägerplattform 31 eingebauten horizontalen Verschiebeeinheit 34 in die Mitte des Turms verschoben und durch das Absenken der Klettereinheit auf die Spitze gesetzt. Durch das außermittige Anheben der Gondel 7 kann diese für Wartungszwecke nach Aufbau des Klettergerüsts 17 auch wieder demontiert werden, ohne dass der gesamte Aufbau 6 abgebaut werden muss. Hierfür ist die Trägerplattform 31 in der Mitte ebenfalls ausgespart.
Eine weitere, nicht dargestellte Ausführung sieht vor, auf der Montageplattform 10 ein Hubgerüst anzuordnen, mittels welchem bereits montierte Fertigteile 27 des Turmes 6 an der Verbindungsstelle zu dem Sockel jeweils nach oben abgehoben werden, um das Einschieben des unter den bereits montierten Fertigteilen 27 liegenden Fertigteiles 27 zu ermöglichen. Bei dieser Bauweise wird somit das oberste Fertigteil 27 zuerst montiert, während die darunter liegenden nach und nach eingeschoben werden.
Weitere Montagehilfen 11 für die Erstellung des Turmes 6, welche an dem Fundament 2 und/oder an der Plattform 10 oder auch an bereits montierten Teilen 27 des Turmes 6 befestigt werden, sind jedoch ebenfalls denkbar. So kann beispielsweise auch ein Turmdrehkran mit Klettervorrichtung auf der Montageplattform 10, der Deckplatte 20 oder der Bodenplatte 3 angeordnet werden. Der Turmdrehkran kann ggf. an bereits montierten Turmteilen rückverankert werden. Ebenso kann auch ein Turmdrehkran auf einem Schwimmponton mit aufstellbaren Stelzenfüßen aufgebaut werden. Zur Montage der Gondel 7 können hierbei auch Litzenheber, die am Turm 6 und am Turmdrehkran abgestützt sind, eingesetzt werden. In jedem Falle kann durch die Fertigung des Aufbaus 6 bzw. Turmes der Anlage 1 aus Betonfertigteilen 27 am Einbauort der Einsah teurer Schwimmkrane vermieden werden.
Wird anstelle eines Turmes 6 aus Betonfertigteilen 27 ein Stahlturm verwendet, so kann dieser jedoch auch an Land vorgefertigt werden und mittels eines Transportschiffes an die Montageplattform 10 direkt übergeben werden. Ein Schwimmkran zum Aufrichtung und Absetzen des Stahlturmes auf den Sockel 4 ist hierbei nicht erforderlich, wenn ein entsprechendes Hebezeug 21 auf der Montageplattform 10 angeordnet ist.
Ein Teil der Montagehilfen 11 kann hierbei auch dauerhaft an dem Sockel 4 oder dem Turm 6 bzw., sofern die Montageplattform 10 nicht entfernt wird, auch auf der Montageplattform 10 montiert sein. Hierdurch ist es in günstiger Weise möglich, Wartungsarbeiten an der Anlage 1 durchzuführen. Zumindest die Montageplattform 10 wird jedoch bevorzugt nach Fertigstellung der Windkraftanlage 1 demontiert und kann somit für den Aufbau weiterer Windkraftanlagen 1 weiterverwendet werden.
Die Betonfertigteile 27 des Aufbaus 6 der Anlage 1 werden vorzugsweise trocken, das heißt, ohne Anordnung eines Dicht- oder Verbundmittels wie beispielsweise Epoxydharz, aufeinander gespannt. Die Betonfertigteile 27 können hierbei auch vor dem Verspannen überschliffen werden, um eine glatte Auflagefläche und gute Verbindung mit dem jeweils angrenzenden Fertigteil 27 zu erzielen. Die Kontaktstellen der Fertigteile 27 können hierbei glatt ausgeführt sein oder auch eine Schubverzahnung aufweisen. Diese können nicht nur der Aufnahme von Kräften, sondern auch der lagegenauen Anordnung der Fertigteile 27 zueinander dienen. Die Betonfertigteile des Aufbaus und/oder des Fundaments können jedoch auch mit einem Anstrich versehen und verspannt werden, um eine Abdichtung zu erzielen.
Wird der Turm 6 aus Betonfertigteilen 27 aufgebaut, so wird dieser ebenso wie der Sockel 4 gegen die Bodenplatte 3 und/oder gegen den Sockel 4 verspannt. Weiterhin ist es auch möglich, Anker in verschiedenen Höhen sowohl an dem Sockel 4 wie auch dem Turm 6 vorzusehen, und den Turm 6 bzw. den Sockel 4 nur jeweils über eine Teillänge zu verspannen. Das Nachspannen wird hierdurch erleichtert. Derartige Anker können innen- oder außenliegend vorgesehen werden. Weiterhin ist es auch möglich, im Innenraum des Sockels 4 bzw. des Turmes 6 verlaufende Spannglieder an einer Koppelstelle nach Außen zu ziehen, um das Spannen zu erleichtern.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen und Kombinationen im Rahmen der Patentansprüche fallen ebenfalls unter die Erfindung.

1: Off-Shore-Anlage, Windkraftanlage
2: Fundament
3: Bodenplatte
4: Sockel
5: Schwimmkörper
6: Aufbau, Turm
7: Maschinengondel
8: Rotor
9: Ringwand
10: Montageplattform
11: Montagehilfen
12: Wasseroberfläche
13: Meeresgrund
14: Ausnehmung
15: Betonfertigteile Sockel
16: Kletterkran
17: Klettergerüst
18: Verschiebebahn
19: Betonfertigteile Schwimmkörper
20: Deckplatte
21: Hebezeuge
24: Pfähle
26: Innenraum Schwimmkörper
27: Betonfertigteile Turm
28: Gegenballast
29: Aussparungen
30: vertikale Verschiebeeinheit
31: Trägerplattform
32: Portalkran
33: Distanzstücke
34: horizontale Verschiebeeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2359540 [0003, 0003]

Claims

Verfahren zum Errichten einer Off-Shore-Anlage (1), insbesondere Off-Shore-Windkraftanlage, bei welchem ein schwimmfähiges Fundament (2) an Land oder in einem Hafenbereich vorgefertigt wird, nach seiner Fertigstellung an einen Einbauort geschleppt und abgesenkt wird, und anschließend am Einbauort die Anlage (1) mit einem Aufbau (6), an welchem Funktionseinheiten (7, 8) der Anlage (1) angeordnet sind, komplettiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass an und/oder auf dem Fundament (2) eine in abgesenktem Zustand des Fundaments (2) über Wasser liegende Montagehilfe (11) abgestützt wird und die Anlage (1) am Einbauort mittels der Montagehilfe (11) komplettiert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Montagehilfe (11) eine über Wasser liegende, stabile Montageplattform (10) an und/oder auf dem Fundament (2) abgestützt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Montagehilfe (11) ein Kran, vorzugsweise ein Kletterkran (16), an und/oder auf dem Fundament (2) abgestützt wird und die Anlage (1) am Einbauort mittels des Krans komplettiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Einbauort auf der Montageplattform (10) weitere Montagehilfen (11) wie Gerüste (17), Verschiebebahnen (16), Hebezeuge (21) oder dgl. angeordnet werden und die Anlage (1) am Einbauort mittels der Montagehilfen (10, 11) komplettiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Montageplattform (10) und/oder an dem Fundament (2) und/oder an bereits montierten Teilen (27) des Aufbaus (6) als Montagehilfe (11) ein Klettergerüst (17) angeordnet wird und der Aufbau (6), insbesondere der Turm einer Windkraftanlage, am Einbauort mit Hilfe des Klettergerüsts (17) aus Betonfertigteilen (27) aufgebaut wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, Funktionseinheiten (7, 8) der Anlage (1) mit Hilfe des Klettergerüsts (17) montiert werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Bauteile (6, 7, 8, 27) der Anlage (1) von Schiffen oder Pontons direkt an die Montagehilfen (10, 11) übergeben werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bauteile (6, 7, 8, 27) der Anlage (1) nach deren Anlieferung bis zu ihrer Montage auf der Montageplattform (10) zwischengelagert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1) am Einbauort ausschließlich mit Hilfe der Montagehilfen (10, 11) montiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau (6), insbesondere ein Turm, der Anlage (1) am Einbauort mit Hilfe der Montagehilfen (10, 11) aus Fertigteilen, vorzugsweise aus Betonfertigteilen (27), montiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehilfen (10, 11) nach Fertigstellung der Anlage (1) zumindest teilweise demontiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehilfe (11) nach dem Absenken des Fundaments (2) am Einbauort auf das Fundament (2), insbesondere auf eine Deckplatte (20) eines Schwimmkörpers (5) des Fundaments (2), aufgesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehilfe (11) nach dem Absenken des Fundaments (2) am Einbauort auf eine Bodenplatte (3) und/oder einen Sockel (4) des Fundaments (2), aufgesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonfertigteile (27) des Aufbaus (6) trocken oder mit einem Anstrich versehen gegeneinander und/oder gegen das Fundament (2) verspannt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktstellen der Betonfertigteile (27) vor dem Verspannen überschliffen werden.
Off-Shore-Anlage (1), insbesondere Off-Shore-Windkraftanlage, mit einem schwimmfähigen und absenkbaren Fundament (2) und einem Aufbau (6), an welchem Funktionseinheiten (7, 8) der Anlage (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an und/oder auf dem am Einbauort abgesenkten Fundament (2) eine in abgesenktem Zustand des Fundaments (2) über Wasser liegende Montagehilfe (11) zur Komplettierung der Anlage (1) am Einbauort abgestützt ist
Off-Shore-Anlage nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehilfe (11) eine über Wasser liegende, stabile Montageplattform (10) zur Aufnahme von Bauteilen der Anlage (1) und/oder weiterer Montagehilfen (11) wie Gerüste (17), Verschiebebahnen (18), Hebezeuge (21) ist.
Off-Shore-Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehilfe (11) ein Kran, vorzugsweise ein Kletterkran (16), ist.
Off-Shore-Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehilfe(n) (10, 11) demontierbar an dem Fundament (2) und/oder der Montageplattform (10) angeordnet ist/sind.
Off-Shore-Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fundament (2) zumindest eine Bodenplatte (3) und einen Sockel (4) beinhaltet.
Off-Shore-Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fundament (2) einen oder mehrere Schwimmkörper (5) mit einer stabilen Deckplatte (20) beinhaltet, auf welcher die Montageplattform (10) abstützbar ist.
Off-Shore-Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehilfen (10, 11) zumindest teilweise an einem Sockel (4) des Fundaments (2) und/oder dem Aufbau (6) der Anlage (1) angeordnet sind.
Off-Shore-Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau (6) und/oder der Schwimmkörper aus vorzugsweise ringsegmentförmigen Betonfertigteilen (27) aufgebaut ist.
Off-Shore-Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonfertigteile (27) des Aufbaus (6) und/oder des Schwimmkörpers trocken oder mit einem Anstrich versehen gegeneinander und/oder gegen die Bodenplatte (3) verspannt sind.
Off-Shore-Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktstellen der Betonfertigteile (27) vor dem Verspannen überschliffen sind.