DE102019006519A1

DE102019006519A1 - Schwimmendes Fundament einer Off-Shore-Anlage und Verfahren zum Montieren eines schwimmenden Fundamentes einer Off-Shore-Anlage

Info

Publication number: DE102019006519A1
Application number: DE102019006519.0A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-09-14
Filing date: 2019-09-14
Publication date: 2021-03-18

Abstract

Das erfindungsgemäße schwimmende Fundament einer Off-Shore-Anlage weist eine zentrale Verbindungsplattform sowie mehrere im Umfang verteilte in einem Winkel angebrachte Auftriebskörper und einen zentral auf der Verbindungsplattform stehenden Auftriebskörper auf. Das Fundament kann von Land aus im Wasser schwimmend montiert werden, was zu geringen Kosten und kurzen Transportwegen im Wasser zum entgültigen Einsatzort führt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Offshore-Windenergie wird immer wichtiger, da Onshore-Gebiete für Windenergieanlagen immer weniger verfügbar sind und die Größe der Windenergieanlagen auf ein Maß anwächst, das an Land nur schwer zu transportieren ist. Auch sind die Windverhältnisse vor der Küste besser und stabiler.
Die Offshore-Windindustrie stützt sich auf eine große Erfahrung aus der Öl- und Gasindustrie. Für Offshore-Windenergieanlagen stehen verschiedene Arten von Fundamenten zur Verfügung, die auf dem Meeresboden basieren oder schwimmen.
Meeresbodenfundamente sind je nach Art auf eine Wassertiefe von bis zu 30-50 m beschränkt. Eine größere Wassertiefe ist zwar technisch möglich, aber aufgrund des großen Materialbedarfs wirtschaftlich nicht realisierbar. Dies begrenzt das Potenzial für Offshore-Windenergie auf Meeresbodenbasis auf Küstengebiete. Schwimmende Fundamente können in viel tieferen Gewässern bis zu 350 m und darüber hinaus eingesetzt werden. Um eine stabile Basis für die Windenergieanlagen mit Bewegungen innerhalb der akzeptierten Grenzen zu schaffen, müssen schwimmende Offshore-Windenergieanlagenfundamente eine bestimmte Größe haben. Diese Größe erfordert eine Marineinfrastruktur wie Werften oder Trockendocks für die Herstellung, die nur an bestimmten wenigen Orten verfügbar ist. Da Offshore-Windparks nicht unbedingt in der Nähe dieser Werften oder Trockendocks liegen, müssen die schwimmenden Fundamente der Offshore-Windkraftanlagen über sehr große Entfernungen zu einem geeigneten Hafen geschleppt werden, der dem Offshore-Windpark am nächsten liegt. In diesem Hafen werden die Windenergieanlagen auf den am Kai festgemachten Fundamenten montiert.
Dieses Problem wird durch ein schwimmendes Fundament mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
Ein schwimmendes Fundament bei dem die einzelnen Komponenten an Land vorgefertigt werden und dann im Wasser zum fertigen Bauwerk zusammengefügt werden können, kann in Häfen oder an Kaikannten fertiggestellt werden welche dem endgültigen Einsatzort am nächsten gelegen sind. Damit entfallen weite Transportwege im Wasser sowie die Notwendigkeit von Werften oder Trockendocks.
Figurenliste
Beschreibung der Zeichnungen:

1: zeigt eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform eines schwimmenden Fundamentes einer Off-Shore-Anlage in Prinzipdarstellung.
2: zeigt den unteren Bereich des schwimmenden Fundamentes in gesonderter Darstellung.
3: zeigt eine Gruppe von Schwimmkörpern eines schwimmenden Fundamentes.
4: zeigt die zentrale Verbindungsplattform sowie einen Auftriebsköper im Wasser schwimmend vor der Montage.
5: zeigt die zentrale Verbindungsplattform mit den daran mittels Gelenken montierten Auftriebskörpern schwimmend im Wasser vor Absenken der zentralen Verbindungsplattform.

In 1 ist ein schwimmendes Fundament 1 veranschaulicht. Das Fundament besteht aus einer zentralen Verbindungsplattform 3 an der mittels Gelenken 6 im Umfang gleichmäßig verteilt drei oder mehr Auftriebskörper 5 oder Gruppen von Auftriebskörpern 8 befestigt sind. Zentral auf der Verbindungsplattform 3 ist ein zentraler Auftriebskörper 4 angebracht der senkrecht steht, wie in 2 dargestellt. Verbindungsstücke 7 verbinden die Auftriebskörper 5, 8 mit dem Zentralen Auftriebskörper 4, so das eine fachwerkartige Struktur entsteht.
Auf der Anschlussplattform 2 am oberen Ende des zentralen Auftriebskörpers 4 können die Anwendungen für welche das Fundament genutzt werden soll montiert werden. Dies können Windenergieanlagen, Leuchttürme, Signalanlagen oder ähnliches sein. Die Eintauchtiefe des schwimmenden Fundamentes 1 ist durch befüllen oder entleeren der Auftriebskörper 5, 8 variabel und kann dem Einsatzzweck angepasst werden. Auch kann dadurch für einen Transportvorgang zum Einsatzort eine andere Eintauchtiefe gewählt werden als im verankerten Betriebszustand.
Um das schwimmende Fundament im Wasser auch bei Seegang ruhig und die Bewegung in vorgegebenen Grenzen zu Halten ist neben der Verankerung durch Seile 9 auch eine gewisse Größe notwendig. Auch variiert der notwendige Auftrieb je nach Anwendung. Dies wird dadurch erreicht, das je nach Anwendung die Anzahl und Größe der Auftriebskörper 5 angepasst wird. Um den Auftrieb noch weiter zu vergrößern können die Auftriebskörper 5 in Gruppen 8 von zwei oder mehr Einheiten vor dem einsetzen ins Wasser verbunden werden, wie in 3 dargestellt. Anstelle von einzelnen Auftriebskörpern 5 werden dann Gruppen von Auftriebskörpern 8 an den vorgesehenen Stellen an der zentralen Verbindungsplatform 3 montiert.
Die zentrale Verbindungsplattform 3 ist als Hohlkörper ausgeführt und daher schwimmfähig. Bei der Montage des schwimmenden Fundamentes 1 wird diese zuerst von Land aus ins Wasser gesetzt. Als nächstes werden die vorzugsweise länglichen Auftriebskörper 5 oder Gruppen von Auftriebskörpern 8 welche rund oder vieleckig sind, schwach kegelförmig ausgeführt sein können und aus Stahl, Kunstroff, mit oder ohne Faserverstärkung, einem Stahl-Kunststoff-Verbund oder Stahlbeton bestehen ins Wasser gesetzt, dies ist in 4 veranschaulicht. Diese werden mittels Gelenken 6 dann äquidistant im Umfang verteilt mit der zentralen Verbindungsplattform 3 verbunden, dies ist in 5 dargestellt. Im nächsten Schritt wird der zentrale Auftriebskörper 4 welcher rund oder vieleckig ist, schwach kegelförmig ausgeführt sein kann und aus Stahl, Kunstroff, mit oder ohne Faserverstärkung, einem Stahl-Kunststoff-Verbund oder Stahlbeton besteht mittig auf der oberseite der zentralen Verbindungsplattform 3 senkrecht stehend montiert. Durch befüllen der zentralen Verbindungsplattform 3 mit Wasser oder Sand sowie durch befüllen der Auftriebskörper 5, 8 wird das schwimmende Fundament abgesenkt so dass die Auftriebsköper 5, 8 sich an den Gelenken 6 befestigt langsam aufrichten. Wenn die zentrale Verbindungsplattform 3 soweit abgesenkt ist, dass die Auftriebskörper 5, 8 in einem je nach Projekt vordefiniertn Winkel von 30 - 70 Grad zur Wasseroberfläche stehen werden die Auftriebsköper 5, 8 mittels der Verbindungsstücke 7 mit dem zentralen Auftriebskörper 4 verbunden. Es entsteht dadurch ein stabiles fachwerkartiges Gebilde. Abschliessend und unter Anpassung der eintauchtiefe kann nun die jeweilige Anwendung auf der Anschlussplattform 2 von Land aus auf dem im Wasser schwimmenden Fundament 1 montiert werden.
Bezugszeichenliste

1: schwimmendes Fundament
2: Anschlussplattform
3: zentrale Verbindungsplattform
4: zentraler Auftriebskörper
5: Auftriebskörper
6: Gelenk
7: Verbindungsstücke
8: Gruppe von Auftriebskörpern
9: Seile

Claims

Schwimmendes Fundament (1) einer Offshore-Anlage, insbesondere Offshore-Windenergieanlage, dadurch gekennzeichnet, dass das Fundament (1) eine zentralen Verbindungsplattform (3), einen zentralen Auftriebskörper (4), welcher zentral auf die zentrale Verbindungsplattform montiert wird, mindestens drei vorzugsweise längliche Auftriebskörper (5), welche im Umfang gleichmäßig verteilt mit jeweils einem Gelenk (6) mit der zentralen Verbindungsplattform verbunden werden, sowie Verbindungsstücke (7) welche die Auftriebskörper (5) mit dem zentralen Auftriebskörper (4) verbinden, beinhaltet.
Schwimmendes Fundament (1) einer Offshore-Anlage, insbesondere Offshore-Windenergieanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die einzeilnen Komponenten im Wasser schwimmend zum fertigen Bauwerk montiert werden können.
Fundament nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise länglichen Auftriebskörper (5) einzeln oder in Gruppen von zwei oder mehr miteinander verbundenen Auftriebskörpern (8) ausgeführt werden.
Fundament nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennezeichnet, dass die Auftriebskörper (4, 5) rund oder vieleckig sind und aus Stahl, Kunstroff, mit oder ohne Faserverstärkung, einem Stahl-Kunststoff-Verbund oder Stahlbeton bestehen.
Fundament nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennezeichnet, dass das Fundament durch Seile (9) welche an den oberen Enden der Auftriebskörper (5) oder an der zentralen Verbindungsplattform (3) angebracht werden mit dem Meeresboden oder eine Ankervorrichtung verankert wird.
Fundament nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennezeichnet, dass die zentrale Verbindungsplattform als Holkörper ausgeführt ist welcher vorzugsweise mit Wasser oder Sand gefüllt werden kann um nach fertiger Montage das Fundament abzusenken.
Fundament nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennezeichnet, dass die Verbindungsstücke (7) mit einer festen oder variablen Länge ausgeführt werden können.
Fundament nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennezeichnet, dass nach fixierung der Auftriebskörper (5) oder Gruppen von Auftriebskörpern (8) durch die Verbindungsstücke (7) mit dem zentralen Auftriebskörper (4) eine fachwerkartige Struktur entsteht.
Verfahren zur Montage eines schwimmenden Fundaments (1) bei welchem alle Bauteile an Land vorgefertigt werden, schwimmfähig sind und im Wasser zusammengefügt werden indem zunächst die zentrale Verbindungsplatte (3) ins Wasser gesetzt wird, und dann die Auftriebskörper (5) oder Gruppen von Auftriebskörpern (8) ins Wasser gesetzt werden und schwimmend Ringförmig an der Verbindungsplatte (3) montiert werden, danach wird der zentrale Auftriebskörper (4) auf die Verbindungsplatte (3) montiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennezeichnet, dass nach Montage der Bauteile (3, 4, 5) im Wasser die zentrale Verbindungsplatte vorzugsweise mit Wasser oder Sand gefüllt wird um das Fundament (1) soweit abzusenken, dass die Auftriebskörper (5) oder Gruppen von Auftriebskörpern (8) in einem Winkel vorzugsweise zwischen 30°-70° aus dem Wasser ragen und durch die Verbindungsstücke (7) fixiert werden.