EP2420441A2 - Offshore-Anordnung und Verfahren zur Installation einer Offshore-Anordnung - Google Patents

Offshore-Anordnung und Verfahren zur Installation einer Offshore-Anordnung Download PDF

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EP2420441A2
EP2420441A2 EP11178154A EP11178154A EP2420441A2 EP 2420441 A2 EP2420441 A2 EP 2420441A2 EP 11178154 A EP11178154 A EP 11178154A EP 11178154 A EP11178154 A EP 11178154A EP 2420441 A2 EP2420441 A2 EP 2420441A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
offshore
ballast
water
tower section
fuselage body
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11178154A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2420441A3 (de
Inventor
Jürgen Issleib
Hartmut Koch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IMPaC Offshore Engineering GmbH
Original Assignee
IMPaC Offshore Engineering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IMPaC Offshore Engineering GmbH filed Critical IMPaC Offshore Engineering GmbH
Publication of EP2420441A2 publication Critical patent/EP2420441A2/de
Publication of EP2420441A3 publication Critical patent/EP2420441A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B17/02—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor placed by lowering the supporting construction to the bottom, e.g. with subsequent fixing thereto
    • E02B17/027—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor placed by lowering the supporting construction to the bottom, e.g. with subsequent fixing thereto steel structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B17/02—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor placed by lowering the supporting construction to the bottom, e.g. with subsequent fixing thereto
    • E02B17/025—Reinforced concrete structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0056—Platforms with supporting legs
    • E02B2017/0065—Monopile structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0056—Platforms with supporting legs
    • E02B2017/0069—Gravity structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0091—Offshore structures for wind turbines

Definitions

  • the present invention relates to an offshore arrangement for receiving a transformer station for an offshore wind turbine and to a method for installing such an offshore arrangement.
  • wind turbines are commonly referred to as offshore wind turbines.
  • not only wind turbines are meant, for example, have been built outside the twelve miles zone, but all wind turbines, which are located on the open sea.
  • offshore wind turbines In addition to wind turbines, offshore wind turbines must have one or more transformer stations. These substations, of which one for several or all Wind turbines of an offshore wind turbine can be provided together are required to convert the electrical energy generated in a suitable form to allow the most efficient and low-loss transport over the often considerable distances via a submarine cable to the coast, where the energy then in the general power grid is fed.
  • Each transformer station is usually designed as a separate unit with respect to the wind turbines, ie as a separate transformer station, which must be provided in addition to the actual wind power facilities in the form of their own offshore structure or arranged in a separate offshore structure or supported by such.
  • the transformer stations were arranged on the model of oil platforms on or in platforms, which were supported above the water surface of a so-called.
  • Jacket ie a framework, or other support or support structure.
  • These support structures for example, had three or four support legs running from the water surface towards the seabed, which were anchored in the seabed in a suitable manner for safe foundation of
  • jacket foundations are typically accomplished by first installing the jacket preassembled on land and transported to the site of construction and setting it up on the seabed and then the platform is attached to the transhipment facility either by means of cranes or by means of a so-called float-over maneuver on the protruding from the water upper end of the jacket. In a float-over maneuver, the platform rests for transport on a catamaran-type transport vehicle, which can be lowered or raised by targeted ballasting and deburring in the water.
  • Such jacket foundations are complex and expensive to carry out due to the number of separately transported components and work tools (transport vehicles, cranes, etc.) and the nature of the work to be carried out on site and associated with high time and manpower.
  • MOAB Mobile Offshore Application Barge
  • MOABs which in the case of oil and gas platforms, for example, in the EP 2 204 497 A1
  • an entire, usually jacket-like, support structure or only the legs of the support structure are provided, wherein the platform sheath is arranged along the support structure between a first position in which it is arranged in the vicinity of the lower end of the support structure or the legs. and a second position, in which it is arranged near the upper end of the support structure or the legs.
  • the support structure or the legs can be raised during the transport of the total buoyant arrangement substantially from the water and lowered only at the installation site on the seabed.
  • the legs of the later support structure are provided on the MOAB, they can thereby be connected to a further, based on the seabed support structure part.
  • the platform shell is located generally in such an intermediate position between the described first and second position, that it floats in the waterline. Then it is - for example, with the help of temporarily installed strand jacks - raised on the support structure further upwards over the water surface in its final position.
  • Typical water depths for this type of offshore structure are in the range of 20 to 70 m, and thus lower than water depths that can be achieved with the help of the classic jacket foundations described above.
  • MOABs are complex due to the additional required mechanics and prone to errors, so that this approach is associated with high costs.
  • an offshore arrangement for receiving a wind-up system of an offshore wind turbine has a body with an outer shell and an interior defined by the outer shell.
  • the outer shell is designed to be closed in such a way that the body of the trunk as a whole in the manner of a ship swim and - as will be explained later - can be completely submerged underwater.
  • the interior is provided and adapted for the reception and installation of the trans-shipment system.
  • an elongate, tubular and preferably straight tower section which is open at both its ends and whose two ends are interconnected by the interior of the tubular section. It extends from the fuselage body and is attached with one of its two ends to the trunk body or connected to the fuselage body such that the interior of the tower section communicates with the interior of the fuselage body.
  • the tower section provides an access shaft extending along its length, at the opposite end of the fuselage body there is an access opening via which the access shaft and the interior of the fuselage body can be connected to the environment or permanently connected.
  • the offshore assembly further comprises two ballast devices on or in the body of the hull, which are arranged and adapted so that the arrangement can be held in a predetermined float state and lowered to the seabed.
  • the first ballast device is arranged in the manner and filled with a ballast material or more ballast materials that the offshore arrangement can float in the water without stable ballast material in the second ballast device in water, the tower section from the top of the trunk body transversely and preferably vertically or in the Extends substantially perpendicular to the water surface.
  • the floating offshore arrangement may float with the body of the body in the waterline while the tower portion extends upwardly away from the water surface.
  • fuselage body including the ballast facilities
  • tower section must be chosen so that the risk of tilting the offshore arrangement in the floating state is reduced as much as possible and preferably excluded.
  • solid materials such as sand, which are preferably permanently in the first ballast device are suitable as ballast material for arrangement in the first ballast device.
  • the second ballast device is designed so that targeted and optionally water can be introduced as a ballast material in it or discharged from it to realize as desired a ballast or Deballast réelle.
  • the second ballast device may comprise suitable valves and pumps in a manner known per se.
  • the second ballast device is arranged and configured in such a way that the offshore arrangement can be lowered by introducing water ballast into the second ballast device from the floating state in the water to the seabed. This means, on the one hand, that the ballast in the first ballast device, i. e.g.
  • ballast is designed so that the offshore arrangement with sufficient freeboard can get self-swimming with the help of its own drive or pulled by one or more ships to the destination, and on the other hand that by ballasting the second ballast means an increase in the total ballast can be achieved sufficient to lower the offshore arrangement.
  • each filling automatically causes a suitable distribution of the water ballast in the second ballast device or that the filling is possible in a corresponding manner with the aid of suitable control devices. In any case, can be dispensed with an external support during the sinking.
  • the dismantling is very easily possible by discharging water ballast from the second ballast device and deballastiert the offshore assembly in this way and is lifted from the seabed back into the floating state.
  • the dimensions of the offshore arrangement are chosen so that after the foundation at least the upper end of the tower section opposite the fuselage body projects out of the water with the access opening.
  • the offshore arrangement is suitably adapted to the depth of water at the place of use.
  • the offshore arrangement can be configured so that the fuselage body is completely submerged after foundation and only the tower portion preferably protrudes vertically or substantially perpendicularly out of the water. Since the tower section has a much smaller diameter than the fuselage body and can be chosen as small as possible in its dimensions substantially without regard to the concrete Umongsstrom, it is possible in an advantageous manner, acting on the offshore environment environmental forces, such as waves and currents to keep small.
  • the maximum diameter of the tower section is smaller and preferably much smaller than the maximum diameter of the fuselage body.
  • the trunk body may have a height of 12 meters or more in the direction of extension of the tower section and dimensions of 30 meters by 30 meters or more in a plane perpendicular to the spanwise direction, while the diameter of the tower may be 15 meters or less and Example may be 11 meters.
  • the lower limit for the dimensions of the fuselage body is determined by the size of the installation or installations to be installed and the size of an optionally desired residential area, while the diameter of the tower section is limited downwards by the maximum size of individual components, which ensures interchangeability through the tower section have to be.
  • the majority of the offshore arrangement may be located below the relevant environmental loads.
  • the underwater station thus formed, in particular the trunk body can advantageously be kept at atmospheric pressure, and constant access is ensured.
  • the offshore arrangement is particularly advantageous to use in water depths of about 20 to 40 meters, that is, in a range of water depths that is currently of interest in the North Sea.
  • the outer shell is wholly or partially double-walled
  • the second ballast means comprises at least a portion of the cavity between the outer and inner walls of the double-walled shell as a receiving space for water ballast.
  • one or more separate or interconnected water tanks are formed in the double-walled outer shell.
  • the first ballast device on one or more containers or receiving devices, which are arranged on the outside of the trunk body. It is particularly preferred if the first ballast device is arranged annularly circumferentially on the outside of the fuselage body. In this way, it is particularly easy to contribute to the stabilization of the floating offshore arrangement.
  • the first ballast device for example, annular in a plane perpendicular or substantially perpendicular to the extension direction be arranged of the tower section.
  • the first ballast means may comprise an annular receptacle or receptacles or a plurality of receptacles or receptacles uniformly or unevenly spaced around the trunk body.
  • the first ballast device has an annularly circumferential on the outside of the trunk body groove, which is formed by a protruding from the outer shell apron-like projection and whose open side is aligned in the direction of the side of the trunk body of which extends the tower section. It is possible that the channel is divided by intermediate walls into individual receptacles. Alternatively, a plurality of annular segment-shaped channel segments may be provided, which are arranged around the trunk body. Such a construction is easy to realize with e.g. To fill and wait for ballast.
  • a closure device is provided on the tower section with which the access opening of the tower section can optionally be opened and sealed in a watertight manner.
  • a closure device through which a water inlet, e.g. is prevented by troubled sea or rain, for example, may have one or more doors, flaps or hatches.
  • a number of piles can be arranged at a side opposite the tower section of the fuselage body, with which the offshore arrangement can be anchored and retained in the seabed after lowering the fuselage body in this.
  • the tower section opposite side of the fuselage body level is trained.
  • the trunk body is preferably buried at least partially in the seabed at the foundation.
  • the interior is subdivided into a plurality of regions separated by walls, of which at least one may be provided for receiving the or a trans-shipment system and at least one other may be formed as a living space.
  • the offshore arrangement can be used simultaneously as a crew's quarters, which extends their function.
  • the offshore arrangement is produced or mounted in such a way that in the interior of the fuselage body a Umthesesstrom or more Umthesesanlagen for an offshore wind turbine is or are arranged. It can be provided that one or more Umthesesanlagen are completely arranged in the interior. However, it is also possible that only parts of one or more substations are located in the interior, while the remaining parts of the Umthesesstrom or Umongsanlagen outside the interior are arranged in the second ballast device.
  • components of a recirculation system can be arranged in a water ballast receiving space of the second ballast device, ie, for example, in a corresponding water tank, and accordingly are completely or partially in water after the water is admitted into the second water ballast device.
  • Suitable components for arrangement in the second ballast device are, for example, transformers.
  • transformers To protect the components, it may be particularly advantageous to choose the already mentioned embodiment of the second ballast device, in which the ballast is done with fresh water.
  • the arrangement of parts of a transformer plant in the second ballast device has the advantage that space is used twice and therefore the dimensions of the trunk body and its interior can be reduced.
  • one or more closable by a Luk openings in the outer shell of the fuselage body or in the outer wall component of a double-walled outer shell are formed.
  • a platform is attached, which can be used as a landing pad for a helicopter.
  • such an offshore arrangement may be installed by a method of floating the land-prefabricated offshore assembly floating to its place of use, the second ballast not containing water or just enough water to float is possible, the second ballast device is filled with water after reaching the place of use so that the offshore arrangement decreases, and the fuselage body is founded on the seabed. Further details of the method have already been given in the context of the above explanations.
  • FIG. 1 shown in a perspective view offshore arrangement 1 has a trunk body 2 and an elongated, straight tower section 3, which extends perpendicularly from the upper side 4 of the trunk body 2.
  • the tower section 3 has a circular cross section and is - like FIG. 2 can be seen - designed as a hollow cylinder. But it is also possible to provide other cross-sectional shapes, such as an oval, square or rectangular cross section or a cross section in the form of a regular polygon. In the illustrated embodiment, the tower section 3 further has a uniform cross section along its length.
  • the hull body 2 has in the illustrated embodiment substantially the shape of a cuboid whose upper peripheral edge is chamfered. Also for the hull body 2, other shapes and configurations are possible, such as generally the shape of a straight prism or a circular cylinder portion.
  • a channel-shaped receiving device 6 is arranged by an open to the top 4 of the fuselage body 2, apron-like configured and circulating from the lower Edge of the fuselage body 2 outgoing wall component 7 is formed and divided by a plurality of partitions 8 into a plurality of receptacles 9.
  • the receiving device 6 may comprise a closure device with which the receptacle 9 can be closed.
  • each receptacle 9 may have a flap or lid, or a plurality of receptacles 9 may be a flap or lid share.
  • the receiving device 6 is a first ballasting device, which is provided for receiving a preferred solid ballast material.
  • a working crane 11 is arranged next to a closable access device 10 to the interior of the tower section 3 and a platform 13 on a post 12, on which a helicopter can land.
  • the fuselage body 2 defines an interior space 15, which is arranged in an outer shell 25 and is divided by walls 16 (this term is also intended to include floors in this context) into different subsections or spaces and floors.
  • an arranged in extension of the tower section 3 large and hall-like portion 17 of the interior 15 is configured together with other spaces 18 in the two lower floors as a plant and work area in which a Umwoodsstrom (not shown) for an offshore wind turbine or parts of a such transformer plant is installed or can or can be installed or can.
  • a Umongsstrom (not shown) for an offshore wind turbine or parts of a such transformer plant is installed or can or can be installed or can.
  • the interior 15 is designed as a living area 19 for personnel.
  • the access device 10 at the upper end of the tower section 3 has on the one hand a door 23, through which one can get into the staircase 22, and on the other hand, a hatch 24, which is arranged at the upper end of the hatch shaft 21.
  • the hatch shaft 21 extends from the hatch 24 at the upper end of the tower section 3 straight down over the entire length of the tower section 3 down to the interior 15, the hatch shaft 21 ends in the plant and work area 17. In this way, it is possible, for example with the help of the crane 11 system components in the plant and work area 17, 18 let down or raise from this.
  • the access device 10 is constructed so that the hatch 24 and the device with the door 23 are arranged together on a larger hatch 35, which closes a larger access opening at the upper end of the tower section 3. If larger components are to be replaced that do not fit through the hatch 24, the entire access device 10 with the larger hatch 35 can be removed to provide a larger access opening.
  • the staircase 22 can be lifted out of the access shaft 20 in order to allow free access to the area 17.
  • FIG. 2 shows the offshore arrangement 1 in the established state, in which the fuselage body 2 is anchored to the seabed 30.
  • the fuselage body 3 has been partially buried with the surrounding first ballast means 6 for this purpose in the seabed 30.
  • the offshore arrangement 1 has a separate second ballast device 32, which is designed to receive water as ballast.
  • the outer shell 25 of the fuselage body 2 is double-walled.
  • the intermediate space is divided into a plurality of possibly spaced apart water tanks.
  • the water tank (s) 32 may be filled by suitable means (not shown), such as valves and pumps, optionally with seawater or fresh water from a separate supply vessel, or the water may be removed from the water tank (s) 32.
  • suitable means not shown
  • the total ballast of the offshore arrangement 1 can be selectively increased and decreased in a certain area.
  • the transhipment system in the plant and work area 17, 18 is housed and that some components of the transhipment system, such as Example transformers in which or the water tank 32 are housed.
  • fixed ballast 33 is arranged in a predetermined amount, for example in the form of sand in the illustrated embodiment.
  • This predetermined amount and the distribution of the solid ballast 33 in the first ballast device are chosen so that the entire offshore arrangement 1 in the in the FIGS. 1 and 2 shown in the waterline 34 floats stable when no water in the Wasserballast Nur 32 is arranged. In this floating state, the offshore arrangement can be freeboard through its own propulsion facilities or pulled by ships as a fully assembled unit to be moved to the job site.
  • the Wasserballast acquired 32 is chosen in their dimensions and in their arrangement so that by filling with water ballast of the total ballast can be increased so that the offshore arrangement 1 leaves the floating state and sinks in the water until the fuselage body 2 rests on the seabed 30 ie until the in FIG. 2 shown state is reached.
  • the foundation is thus possible in a simple manner by only water ballast is introduced into the water ballast device 32.
  • the offshore assembly 1 can be easily removed from the job site by removing the water ballast from the water ballasting device 32, causing the offshore assembly 1 to rise and return to the floating state.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Offshore-Anordnung (1) zur Aufnahme einer Umspannungsanlage für eine Offshore-Windkraftanlage und ein Verfahren zur Installation einer derartigen Offshore-Anordnung. Diese weist einen Rumpfkörper (2) mit einem durch die äußere Hülle (25) definierten Innenraum (15), in dem zumindest ein Teil einer Umspannungsanlage installiert werden kann, und einen länglichen, rohrförmigen Turmabschnitt (3), der sich von dem Rumpfkörper (2) erstreckt und zwischen dessen einander gegenüberliegenden Enden ein Zugangsschacht (20) verläuft. Der Zugangsschacht (20) des Turmabschnitts (3) und der Innenraum (15) des Rumpfkörpers (2) können über eine am dem Rumpfkörper (2) gegenüberliegenden Ende des Turmabschnitts (3) vorgesehene Zugangsöffnung mit der Umgebung verbunden werden. Die Offshore-Anordnung (1) weist ferner eine erste Ballasteinrichtung (6) und eine zweite Ballasteinrichtung (32) auf. In letztere kann wahlweise Wasserballast eingelassen oder aus dieser ausgelassen werden. Die erste Ballasteinrichtung (6) ist in der Weise angeordnet und mit Ballastmaterial (33) gefüllt, dass die Offshore-Anordnung (1) ohne Wasserballast in der zweiten Ballasteinrichtung (32) in Wasser stabil so schwimmen kann, dass sich der Turmabschnitt (3) von der Oberseite (4) des Rumpfkörpers (2) quer zur Wasseroberfläche (34) erstreckt. Die zweite Ballasteinrichtung (32) ist in der Weise angeordnet und ausgestaltet, dass die Offshore-Anordnung (1) durch Einbringen von Wasserballast in die zweite Ballasteinrichtung (32) aus dem schwimmenden Zustand im Wasser abgesenkt werden kann. Auf diese Weise erfolgt die Installation der Offshore-Anordnung (1) am Einsatzort.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Offshore-Anordnung zur Aufnahme einer Umspannungsanlage für eine Offshore-Windkraftanlage und auf ein Verfahren zur Installation einer solchen Offshore-Anordnung.
  • Im Zuge des Bestrebens einer verstärkten und effizienteren Nutzung der Windenergie sind in der jüngeren Vergangenheit zunehmend Windkraftanlagen vor den Küsten geplant oder bereits errichtet worden, und die Bedeutung dieser im Meer erbauten Anlagen wird in der Zukunft weiter zunehmen. Dabei ist beabsichtigt, nicht nur einzelne oder wenige Windkraftvorrichtungen bzw. -räder an einem Ort zu installieren, sondern größere Windenergieparks. Unabhängig von ihrem Umfang werden derartige Windenergieanlagen allgemein als Offshore-Windkraftanlagen bezeichnet. Im Rahmen dieser Anmeldung sind dabei nicht nur Windkraftanlagen gemeint, die beispielsweise außerhalb der Zwölfmeilenzone errichtet worden sind, sondern alle Windkraftanlagen, die sich auf offener See befinden.
  • Die Errichtung von Offshore-Windkraftanlagen ist bereits vom Grundprinzip her mit größeren Schwierigkeiten verbunden als die Errichtung von Windkraftanlagen an Land, da die notwendigen Komponenten über das Meer an ihren Bestimmungsort transportiert und Installationsarbeiten auf See durchgeführt werden müssen. Um die Anzahl der aufgrund der Umgebungsbedingungen komplizierten und aufwändigen Arbeitsschritte vor Ort möglichst gering zu halten, wird allgemein versucht, größere Baueinheiten bereits an Land zu montieren.
  • Neben den Windrädern müssen Offshore-Windkraftanlagen eine oder mehrere Umspannungsanlagen aufweisen. Diese Umspannungsanlagen, von denen beispielsweise eine für mehrere oder alle Windräder einer Offshore-Windkraftanlage gemeinsam vorgesehen sein kann, sind erforderlich, um die erzeugte elektrische Energie in eine geeignete Form umzuwandeln, um einen möglichst effizienten und verlustarmen Transport über die häufig beträchtlichen Entfernungen über ein Seekabel bis zur Küste zu ermöglichen, wo die Energie dann in das allgemeine Stromnetz eingespeist wird. Jede Umspannungsanlage wird zumeist als gegenüber den Windrädern separate Einheit ausgebildet, d.h. als separate Umspannungsanlage, die zusätzlich zu den eigentlichen Windkrafteinrichtungen in Form eines eigenen Offshore-Bauwerks vorgesehen werden oder in einem eigenen Offshore-Bauwerk angeordnet bzw. durch ein solches abgestützt werden muss. Dazu wurden die Umspannungsanlagen nach dem Vorbild von Ölplattformen auf oder in Plattformen angeordnet, die oberhalb der Wasseroberfläche von einem sog. Jacket, d.h. einem Rahmentragwerk, oder einer anderen Trag- oder Stützkonstruktion abgestützt wurden. Diese Tragkonstruktionen wiesen zum Beispiel drei oder vier von der Wasseroberfläche in Richtung auf den Meeresboden verlaufende Stützbeine auf, die zur sicheren Gründung des Offshore-Bauwerks in geeigneter Weise im Meeresboden verankert wurden.
  • An die Sicherheit der Gründung und die Stabilität des Offshore-Bauwerks müssen zur Gewährleistung einer langfristigen Standsicherheit hohe Anforderungen gestellt werden. In diesem Zusammenhang sind die Wassertiefe und die Kräfte zu berücksichtigen, die durch das Eigengewicht des Offshore-Bauwerks sowie Winde, Strömungen und Wellen ausgeübt werden.
  • Wie z.B. in Abschnitt 2.3.2 von "Meerestechnische Konstruktionen", Verfasser: G. Clauss, E. Lehmann, C. Östegaard, Springer Verlag, Berlin Heidelberg New York, 1988 beschrieben ist, werden Jacketgründungen typischerweise durchgeführt, indem zunächst das an Land vormontierte und zum Errichtungsort transportierte Jacket installiert und auf dem Meeresboden gegründet wird und anschließend die Plattform mit der Umspannungsanlage entweder mit Hilfe von Kränen oder mittels eines sog. Float-Over-Manövers auf dem aus dem Wasser vorstehenden oberen Ende des Jackets befestigt wird. Bei einem Float-Over-Manöver ruht die Plattform zum Transport auf einem katamaranartigen Transportfahrzeug, das durch gezieltes Ballastieren und Deballastieren im Wasser abgesenkt bzw. angehoben werden kann. Derartige Jacketgründungen sind jedoch aufgrund der Anzahl der separat zu transportierenden Komponenten und Arbeitswerkzeuge (Transportfahrzeuge, Kräne, usw.) und der Art der vor Ort durchzuführenden Arbeitsschritte komplex und teuer in der Durchführung und mit hohem Zeit- und Personalaufwand verbunden.
  • Als Alternative sind ferner selbstschwimmende und zumindest teilweise selbstinstallierende Plattformhüllen verwendet worden, die allgemein unter der Bezeichnung MOAB (Mobile Offshore Application Barge) bekannt geworden sind. MOABs, die für den Fall von Öl- und Gasplattformen beispielsweise in der EP 2 204 497 A1 beschrieben sind, weisen neben der Plattformhülle eine gesamte, meist jacketähnliche Stützkonstruktion oder nur die Beine der Stützkonstruktion auf, wobei die Plattformhülle entlang der Stützkonstruktion zwischen einer ersten Stellung, in der sie in der Nähe des unteren Endes der Stützkonstruktion bzw. der Beine angeordnet ist, und einer zweiten Stellung verfahren werden kann, in der sie in der Nähe des oberen Endes der Stützkonstruktion bzw. der Beine angeordnet ist. In dieser Weise kann die Stützkonstruktion bzw. können die Beine während des Transports der insgesamt schwimmfähigen Anordnung im Wesentlichen aus dem Wasser angehoben und erst am Installationsort auf den Meeresboden herabgelassen werden. In dem Fall, dass nur die Beine der späteren Stützkonstruktion an dem MOAB vorgesehen sind, können diese dabei mit einem weiteren, auf dem Meeresgrund gegründeten Stützkonstruktionsteil verbunden werden. Während der Gründungsarbeiten befindet sich die Plattformhülle im Allgemeinen in einer solchen Zwischenstellung zwischen der beschriebenen ersten und zweiten Stellung, dass sie in der Wasserlinie schwimmt. Anschließend wird sie - beispielsweise mit Hilfe von temporär installierten Litzenhebern - an der Stützkonstruktion weiter nach oben über die Wasseroberfläche in ihre Endposition angehoben. Typische Wassertiefen für diese Art von Offshore-Bauwerken liegen im Bereich von 20 bis 70 m und damit niedriger als Wassertiefen, die mit Hilfe der zuvor beschriebenen, klassischen Jacketgründungen erreichbar sind. MOABs sind u.a. aufgrund der zusätzlich erforderlichen Mechanik komplex aufgebaut und fehleranfällig, so dass auch dieser Ansatz mit hohen Kosten verbunden ist.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfach und kostengünstig aufgebaute und installierbare und dabei gleichzeitig sicher gründbare Offshore-Anordnung zur Aufnahme einer Umspannungsanlage für eine Offshore-Windkraftanlage bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet, und ein entsprechendes Verfahren zur Installation einer Offshore-Anordnung zur Aufnahme einer Umspannungsanlage für eine Offshore-Windkraftanlage anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Offshore-Anordnung zur Aufnahme einer Umspannungsanlage für eine Offshore-Windkraftanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Offshore-Anordnung sind Gegenstand der jeweils zugehörigen Unteransprüche.
  • Nach der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine Offshore-Anordnung zur Aufnahme einer Umspannungsanlage einer Offshore-Windkraftanlage einen Rumpfkörper mit einer äußeren Hülle und einem durch die äußere Hülle definierten Innenraum aufweist. Die äußere Hülle ist in der Weise geschlossen ausgebildet, dass der Rumpfkörper insgesamt nach Art eines Schiffes schwimmen und - wie später erläutert werden wird - vollständig als Unterwasserstation unter Wasser angeordnet werden kann. Der Innenraum ist u.a. zur Aufnahme und Installation der Umspannungsanlage vorgesehen und angepasst.
  • An dem Rumpfkörper ist ein länglicher, rohrförmiger und bevorzugt gerader Turmabschnitt angeordnet, der zu seinen beiden Enden hin offen ist und dessen beiden Enden durch das Innere des rohrförmigen Abschnitts miteinander verbunden sind. Er erstreckt sich von dem Rumpfkörper und ist mit einem seiner beiden Enden derart an dem Rumpfkörper befestigt oder mit dem Rumpfkörper verbunden, dass das Innere des Turmabschnitts mit dem Innenraum des Rumpfkörpers in Verbindung steht. Auf diese Weise stellt der Turmabschnitt einen entlang seiner Länge verlaufenden Zugangsschacht bereit, an dessen dem Rumpfkörper gegenüberliegenden Ende sich eine Zugangsöffnung befindet, über die der Zugangsschacht und der Innenraum des Rumpfkörpers mit der Umgebung verbunden werden oder dauerhaft in Verbindung stehen können.
  • Die Offshore-Anordnung weist ferner zwei Ballasteinrichtungen bzw. -systeme an oder in dem Rumpfkörper auf, die so angeordnet und angepasst sind, dass die Anordnung zum einen in einem vorbestimmten Schwimmzustand gehalten werden kann und zum anderen auf den Meeresboden abgesenkt werden kann. Dazu ist die erste Ballasteinrichtung in der Weise angeordnet und mit einem Ballastmaterial oder mehreren Ballastmaterialien gefüllt, dass die Offshore-Anordnung ohne Ballastmaterial in der zweiten Ballasteinrichtung stabil in Wasser schwimmen kann, wobei sich der Turmabschnitt von der Oberseite des Rumpfkörpers quer und bevorzugt senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Wasseroberfläche erstreckt. Mit anderen Worten kann die Offshore-Anordnung im Schwimmzustand mit dem Rumpfkörper in der Wasserlinie schwimmen, während der Turmabschnitt nach oben von der Wasseroberfläche weg verläuft. Die Abmessungen, Massen und relativen Anordnungen und Orientierungen von Rumpfkörper (einschließlich der Ballasteinrichtungen) und Turmabschnitt müssen dabei so gewählt werden, dass die Gefahr eines Kippen der Offshore-Anordnung im Schwimmzustand so weit wie möglich verringert und bevorzugt ausgeschlossen wird. Als Ballastmaterial zur Anordnung in der ersten Ballasteinrichtung eignen sich dabei insbesondere feste Materialien, wie zum Beispiel Sand, die sich bevorzugt dauerhaft in der ersten Ballasteinrichtung befinden.
  • Die zweite Ballasteinrichtung ist so ausgebildet, dass gezielt und wahlweise Wasser als Ballastmaterial in sie eingelassen oder aus ihr ausgelassen werden kann, um nach Wunsch eine Ballastierung bzw. Deballastierung zu verwirklichen. Zu diesen Zwecken kann die zweite Ballasteinrichtung in an sich bekannter Weise geeignete Ventile und Pumpen aufweisen. Die zweite Ballasteinrichtung ist in der Weise angeordnet und ausgestaltet ist, dass die Offshore-Anordnung durch Einbringen von Wasserballast in die zweite Ballasteinrichtung aus dem schwimmenden Zustand im Wasser auf den Meeresboden abgesenkt werden kann. Das bedeutet zum einen, dass der Ballast in der ersten Ballasteinrichtung, d.h. z.B. ein Festballast, so ausgelegt ist, dass die Offshore-Anordnung mit ausreichend Freibord selbstschwimmend mit Hilfe eines eigenen Antriebs oder gezogen durch ein oder mehrere Schiffe zum Zielort gelangen kann, und zum anderen, dass durch Ballastierung der zweiten Ballasteinrichtung eine Erhöhung des Gesamtballasts erreicht werden kann, die ausreicht, um die Offshore-Anordnung absenken zu können.
  • Diese durch die beschriebene Ausgestaltung ermöglichte Vorgehensweise zur Installation der Offshore-Anordnung vor Ort hat den Vorteil, dass der Transport zur Lokation ähnlich einfach wie im Fall der MOABs ist und mit der vollständig montierten Offshore-Anordnung als Einheit erfolgen kann, dass aber vor Ort nachteilige komplizierte und personal- und arbeitsmaterialintensive Arbeitsschritte vermieden werden. Zur sicheren Gründung ist es lediglich erforderlich, die Anordnung mit Hilfe der zweiten Ballasteinrichtung zu ballastieren und auf den Meeresgrund abzusenken. Das Ballastieren kann im einfachsten Fall mit Meerwasser erfolgen, wobei das Innere der zweiten Ballasteinrichtung und etwaige in der zweiten Ballasteinrichtung angeordnete Komponenten dann dazu angepasst sein müssen, den durch die Anwesenheit von Meerwasser bedingten korrosiven Umgebungsbedingungen zu widerstehen. Es kann daher auch von Vorteil sein, wenn die zweite Ballasteinrichtung - beispielsweise durch geeignete Anordnung und Ausgestaltung von Ventilen und Pumpen - angepasst ist, um mit Süßwasser ballastiert zu werden. Derartiges Süßwasser muss dann im Einsatz von einem separaten Versorgungsschiff geliefert werden.
  • In Zusammenhang mit der Ballastierung der zweiten Ballasteinrichtung ist es von Vorteil, wenn die zweite Ballasteinrichtung in der Weise angeordnet und ausgestaltet ist, dass die Offshore-Anordnung beim Absinken ihre Orientierung aus dem schwimmenden Zustand beibehält. Dazu kann vorgesehen sein, dass jede Befüllung automatisch eine geeignete Verteilung des Wasserballasts in der zweiten Ballasteinrichtung bewirkt oder dass die Befüllung mit Hilfe geeigneter Steuereinrichtungen in entsprechender Weise möglich ist. In jedem Fall kann so auf eine externe Abstützung während des Absinkens verzichtet werden.
  • Umgekehrt ist auch der Rückbau sehr einfach möglich, indem Wasserballast aus der zweiten Ballasteinrichtung ausgelassen und die Offshore-Anordnung auf diese Weise deballastiert und vom Meeresboden wieder in den Schwimmzustand angehoben wird.
  • In jedem konkreten Anwendungsfall werden die Dimensionen der Offshore-Anordnung so gewählt, dass nach der Gründung zumindest das dem Rumpfkörper gegenüberliegende, obere Ende des Turmabschnitts mit der Zugangsöffnung aus dem Wasser vorsteht. Dazu wird die Offshore-Anordnung in geeigneter Weise an die Wassertiefe am Einsatzort angepasst. In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, dass die Offshore-Anordnung so ausgestaltet werden kann, dass der Rumpfkörper nach der Gründung vollständig unter Wasser angeordnet ist und nur der Turmabschnitt bevorzugt senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht aus dem Wasser herausragt. Da der Turmabschnitt einen sehr viel kleineren Durchmesser als der Rumpfkörper haben und in seinen Abmessungen im Wesentlichen ohne Rücksicht auf die konkrete Umspannungsanlage möglichst klein gewählt werden kann, ist es in vorteilhafter Weise möglich, die auf die Offshore-Anordnung einwirkenden Umweltkräfte, wie Wellen und Strömungen, klein zu halten. Zur Minimierung der auf die Offshore-Anordnung einwirkenden Kräfte ist es daher von Vorteil, wenn senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Turmabschnitts der maximale Durchmesser des Turmabschnitts kleiner und bevorzugt sehr viel kleiner als der maximale Durchmesser des Rumpfkörpers ist. Beispielsweise kann in typischen Ausgestaltungen der Rumpfkörper in Richtung der Erstreckungsrichtung des Turmabschnitts eine Höhe von 12 Metern oder mehr und in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung Abmessungen von 30 Metern x 30 Metern oder mehr haben, während der Durchmesser des Turms beispielsweise 15 Meter oder weniger und zum Beispiel 11 Meter betragen kann. Die untere Grenze für die Abmessungen des Rumpfkörpers wird durch die Größe der zu installierenden Anlage oder Anlagen und die Größe eines optional gewünschten Wohnquartiers bestimmt, während der Durchmesser des Turmabschnitts nach unten durch die maximale Größe von Einzelkomponenten begrenzt wird, deren Austauschbarkeit durch den Turmabschnitt hindurch gewährleistet sein muss. In Abhängigkeit von der Größe des Rumpfkörpers kann es auch von Vorteil sein, wenn mehrere Turmabschnitte mit dem beschriebenen Aufbau vorgesehen werden, die sich voneinander beabstandet jeweils in der beschriebenen Weise vom Rumpfkörper erstrecken.
  • Insbesondere kann der Großteil der Offshore-Anordnung unterhalb der maßgeblichen Umweltlasten angeordnet sein. Durch den aus dem Wasser vorstehenden Turmabschnitt kann die so ausgebildete, insbesondere den Rumpfkörper umfassende Unterwasserstation vorteilhaft bei atmosphärischem Druck gehalten werden, und ein ständiger Zugang ist gewährleistet. Die Offshore-Anordnung ist besonders vorteilhaft in Wassertiefen von etwa 20 bis 40 Metern zu verwenden, also in einem Bereich von Wassertiefen, der zurzeit in der Nordsee von Interesse ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die äußere Hülle ganz oder teilweise doppelwandig ausgestaltet, und die zweite Ballasteinrichtung weist zumindest einen Teil des Hohlraums zwischen der äußeren und inneren Wandung der doppelwandigen Hülle als Aufnahmeraum für Wasserballast auf. Mit anderen Worten sind in dieser Ausführungsform ein oder mehrere separate oder untereinander verbundene Wassertanks in der doppelwandigen äußeren Hülle ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass durch die doppelwandige Ausbildung die zweite Ballasteinrichtung in einfacher Weise verwirklicht werden und gleichzeitig ein wirksamer Schutz gegen Wassereinbruch bereit gestellt werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die erste Ballasteinrichtung einen oder mehrere Behälter oder Aufnahmevorrichtungen auf, die an der Außenseite des Rumpfkörpers angeordnet sind. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die erste Ballasteinrichtung ringförmig umlaufend an der Außenseite des Rumpfkörpers angeordnet ist. Auf diese Weise kann besonders einfach zur einer Stabilisierung der Offshore-Anordnung im Schwimmzustand beigetragen werden. Dazu kann die erste Ballasteinrichtung beispielsweise ringförmig in einer Ebene senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Turmabschnitts angeordnet sein. In jedem Fall kann die erste Ballasteinrichtung einen ringförmigen Behälter bzw. eine ringförmige Aufnahmevorrichtung oder mehrere Behälter oder Aufnahmevorrichtungen aufweisen, die gleichmäßig oder ungleichmäßig beabstandet um den Rumpfkörper herum angeordnet sind.
  • Bei dieser Ausgestaltung ist es ferner bevorzugt, wenn die erste Ballasteinrichtung eine an der Außenseite des Rumpfkörpers ringförmig umlaufende Rinne aufweist, die durch einen von der äußeren Hülle ausgehenden schürzenartigen Vorsprung gebildet wird und deren offene Seite in Richtung auf die Seite des Rumpfkörpers ausgerichtet ist, von der sich der Turmabschnitt erstreckt. Dabei ist es möglich, dass die Rinne durch Zwischenwände in einzelne Aufnahmebehälter unterteilt ist. Alternativ können auch mehrere ringabschnittsförmige Rinnensegmente vorgesehen sein, die um den Rumpfkörper herum angeordnet sind. Eine solche Konstruktion ist einfach zu realisieren, mit z.B. Festballast zu befüllen und zu warten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Turmabschnitt eine Verschlussvorrichtung vorgesehen, mit der die Zugangsöffnung des Turmabschnitts wahlweise geöffnet und wasserdicht verschlossen werden kann. Eine derartige Verschlussvorrichtung, durch die ein Wassereintritt z.B. durch unruhige See oder Regen verhindert wird, kann beispielsweise eine oder mehrere Türen, Klappen oder Luken aufweisen.
  • Zur sicheren Gründung kann beispielsweise an einer dem Turmabschnitt gegenüberliegenden Seite des Rumpfkörpers eine Anzahl von Pfählen angeordnet sein, mit denen die Offshore-Anordnung nach dem Absenken des Rumpfkörpers auf den Meeresgrund in diesem verankert und festgehalten werden kann. Es ist aber zur Vereinfachung der Konstruktion auch möglich, dass die dem Turmabschnitt gegenüberliegende Seite des Rumpfkörpers eben ausgebildet ist. In letzterem Fall wird der Rumpfkörper bei der Gründung bevorzugt zumindest teilweise in den Meeresgrund eingegraben.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Innenraum in mehrere durch Wände voneinander getrennte Bereiche unterteilt, von denen mindestens einer zur Aufnahme der oder einer Umspannungsanlage vorgesehen und mindestens ein anderer als Wohnraum ausgebildet werden kann bzw. ist. In dieser Weise kann die Offshore-Anordnung gleichzeitig als Mannschaftsquartier verwendet werden, was ihre Funktion erweitert.
  • Es ist bevorzugt, wenn die Offshore-Anordnung so hergestellt oder montiert wird, dass in dem Innenraum des Rumpfkörpers eine Umspannungsanlage oder mehrere Umspannungsanlagen für eine Offshore-Windkraftanlage angeordnet ist bzw. sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Umspannungsanlagen vollständig in dem Innenraum angeordnet sind. Es ist jedoch auch möglich, dass sich lediglich Teile einer oder mehrerer Umspannungsanlagen in dem Innenraum befinden, während die restlichen Teile der Umspannungsanlage oder Umspannungsanlagen außerhalb des Innenraums in der zweiten Ballasteinrichtung angeordnet sind. Mit anderen Worten können Komponenten einer Umspannungsanlage in einem Wasserballast-Aufnahmeraum der zweiten Ballasteinrichtung angeordnet werden, d.h. z.B. in einem entsprechenden Wassertank, und sich dementsprechend nach dem Einlassen von Wasser in die zweite Wasserballasteinrichtung ganz oder teilweise in Wasser befinden. Geeignete Komponenten zur Anordnung in der zweiten Ballasteinrichtung sind zum Beispiel Transformatoren. Zum Schutz der Komponenten kann es dabei insbesondere von Vorteil sein, die bereits erwähnte Ausgestaltung der zweiten Ballasteinrichtung zu wählen, bei der die Ballastierung mit Süßwasser erfolgt. In jedem Fall hat die Anordnung von Teilen einer Umspannungsanlage in der zweiten Ballasteinrichtung den Vorteil, dass Raum doppelt genutzt wird und daher die Dimensionen des Rumpfkörpers und seines Innenraums verringert werden können. Um zu vermeiden, dass die betreffenden Komponenten durch den Turmabschnitt hindurch ausgetauscht werden müssen, ist es von Vorteil, wenn in diesem Fall eine oder mehrere beispielsweise durch ein Luk verschließbare Öffnungen in der äußeren Hülle des Rumpfkörpers bzw. in der äußeren Wandkomponente einer doppelwandigen äußeren Hülle ausgebildet sind.
  • Es kann vorgesehen sein, dass an dem dem Rumpfkörper gegenüberliegenden Ende des Turmabschnitts eine Plattform befestigt ist, die als Landeplatz für einen Helikopter verwendet werden kann. So kann die einfache Erreichbarkeit der Offshore-Anordnung und der gesamten Windkraftanlage gewährleistet werden.
  • Entsprechend den obigen Erläuterungen kann eine solche Offshore-Anordnung mit einem Verfahren installiert werden, bei dem die bevorzugt an Land fertig vormontierte Offshore-Anordnung schwimmend zu ihrem Einsatzort bewegt wird, wobei die zweite Ballasteinrichtung kein Wasser oder nur so viel Wasser enthält, dass der Schwimmzustand möglich ist, die zweite Ballasteinrichtung nach dem Erreichen des Einsatzortes so mit Wasser befüllt wird, dass die Offshore-Anordnung absinkt, und der Rumpfkörper auf dem Meeresboden gegründet wird. Weitere Verfahrenseinzelheiten wurden bereits im Rahmen der obigen Erläuterungen angegeben.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.
    • Figur 1
    zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Offshore-Anordnung.
    Figur 2
    zeigt eine Schnittansicht der in Figur 1 gezeigten Offshore-Anordnung.
  • Die in Figur 1 in perspektivischer Ansicht dargestellte Offshore-Anordnung 1 weist einen Rumpfkörper 2 und einen länglichen, geraden Turmabschnitt 3 auf, der sich senkrecht von der Oberseite 4 des Rumpfkörpers 2 erstreckt.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Turmabschnitt 3 einen kreisförmigen Querschnitt und ist - wie Figur 2 zu entnehmen ist - als Hohlzylinder ausgebildet. Es ist aber auch möglich, andere Querschnittsformen vorzusehen, wie zum Beispiel einen ovalen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt oder einen Querschnitt in Form eines regelmäßigen Polygons. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Turmabschnitt 3 ferner entlang seiner Länge einen einheitlichen Querschnitt auf. Der Rumpfkörper 2 hat in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen die Form eines Quaders, dessen obere umlaufende Kante abgeschrägt ist. Auch für den Rumpfkörper 2 sind andere Formen und Ausgestaltungen möglich, wie zum Beispiel allgemein die Form eines geraden Prismas oder eines Kreiszylinderabschnitts.
  • An der in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Turmabschnitts 3 umlaufenden Außenseite 5 des Rumpfkörpers 2 ist - den Rumpfkörper 2 vollständig umlaufend - eine rinnenförmige Aufnahmeeinrichtung 6 angeordnet, die durch eine zur Oberseite 4 des Rumpfkörpers 2 hin offene, schürzenartig ausgestaltete und von dem unteren umlaufenden Rand des Rumpfkörpers 2 ausgehende Wandungskomponente 7 gebildet und durch eine Vielzahl von Zwischenwänden 8 in eine Vielzahl von Aufnahmebehältern 9 unterteilt wird. Auch wenn dies in den Figuren nicht dargestellt ist, kann die Aufnahmeeinrichtung 6 eine Verschlusseinrichtung aufweisen, mit der die Aufnahmebehälter 9 verschlossen werden können. Zum Beispiel kann jeder Aufnahmebehälter 9 eine Klappe oder einen Deckel aufweisen, oder mehrere Aufnahmebehälter 9 können sich eine Klappe oder einen Deckel teilen. Wie weiter unten erläutert werden wird, stellt die Aufnahmeeinrichtung 6 eine erste Ballasteinrichtung dar, die zur Aufnahme eines bevorzugten festen Ballastmaterials vorgesehen ist.
  • An dem dem Rumpfkörper 2 gegenüberliegenden Ende des Turmabschnitts 3 ist neben einer verschließbaren Zugangseinrichtung 10 zum Inneren des Turmabschnitts 3 ein Arbeitskran 11 und an einem Pfahl 12 eine Plattform 13 angeordnet, auf der ein Hubschrauber landen kann.
  • Einzelheiten zum inneren Aufbau der Offshore-Anordnung 1 sind in der Querschnittsansicht der Figur 2 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass der Rumpfkörper 2 einen Innenraum 15 definiert, der in einer äußeren Hülle 25 angeordnet und durch Wandungen 16 (dieser Begriff soll in diesem Zusammenhang auch Böden umfassen) in verschiedene Teilabschnitte bzw. Räume und Etagen unterteilt ist. Dabei ist ein in Verlängerung des Turmabschnitts 3 angeordneter großer und hallenartiger Teilabschnitt 17 des Innenraums 15 zusammen mit weiteren Räumen 18 in den beiden unteren Etagen als Anlagen- und Arbeitsbereich ausgestaltet, in dem eine Umspannungsanlage (nicht gezeigt) für eine Offshore-Windkraftanlage oder Teile einer solchen Umspannungsanlage installiert ist bzw. sind oder installiert werden kann bzw. können. Außerhalb des Anlagen- und Arbeitsbereichs 17, 18 ist der Innenraum 15 als Wohnbereich 19 für Personal ausgebildet.
  • Der Zugang zu dem Innenraum 15 wird durch den im Inneren des Turmabschnitts 3 ausgebildeten Zugangsschacht 20 gewährleistet, der einen Lukenschacht 21 und ein Treppenhaus 22 umfasst. Die Zugangseinrichtung 10 am oberen Ende des Turmabschnitts 3 weist zum einen eine Tür 23, durch die man in das Treppenhaus 22 gelangen kann, und zum anderen eine Luke 24 auf, die am oberen Ende des Lukenschachts 21 angeordnet ist. Ähnlich wie das Treppenhaus 22 erstreckt sich der Lukenschacht 21 von der Luke 24 am oberen Ende des Turmabschnitts 3 gerade über die gesamte Länge des Turmabschnitts 3 nach unten bis zu dem Innenraum 15, wobei der Lukenschacht 21 in dem Anlagen- und Arbeitsbereich 17 endet. Auf diese Weise ist es möglich, zum Beispiel mit Hilfe des Arbeitskrans 11 Anlagenkomponenten in den Anlagen- und Arbeitsbereich 17, 18 herabzulassen oder aus diesem heraufzuheben. Ferner ist die Zugangseinrichtung 10 so aufgebaut, dass die Luke 24 und die Einrichtung mit der Tür 23 zusammen auf einem größeren Luk 35 angeordnet sind, das eine größere Zugangsöffnung am oberen Ende des Turmabschnitts 3 verschließt. Sollen größere Bauteile ausgetauscht werden, die nicht durch die Luke 24 passen, so kann die gesamte Zugangseinrichtung 10 mit dem größeren Luk 35 abgenommen werden, um eine größere Zugangsöffnung zu schaffen. Für diesen Fall ist bevorzugt vorgesehen, dass das Treppenhaus 22 aus dem Zugangsschacht 20 herausgehoben werden kann, um freien Zugang zum Bereich 17 zu ermöglichen.
  • Figur 2 zeigt die Offshore-Anordnung 1 im gegründeten Zustand, in dem der Rumpfkörper 2 am Meeresboden 30 verankert ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rumpfkörper 3 mit der ihn umgebenden ersten Ballasteinrichtung 6 zu diesem Zweck teilweise in den Meeresboden 30 eingegraben worden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, an der Unterseite 31 des Rumpfkörpers und/oder der ersten Ballasteinrichtung 6 eine Anzahl von Pfählen (nicht gezeigt) vorzusehen, die - zum Beispiel durch Rammen, Saugen oder Spühlen - in den Meeresboden 30 eingebracht werden oder an einer separaten, mit dem Meeresboden 30 verankerten Vorrichtung befestigt werden können.
  • Zusätzlich zu der ersten Ballasteinrichtung 6 weist die Offshore-Anordnung 1 eine separate zweite Ballasteinrichtung 32 auf, die zur Aufnahme von Wasser als Ballast ausgestaltet ist.
  • Zu diesem Zweck und zur Erhöhung der Sicherheit gegenüber einem Wassereinbruch ist die äußere Hülle 25 des Rumpfkörpers 2 doppelwandig ausgebildet. Dabei ist der Zwischenraum zwischen den beiden Wandkomponenten des Teils der doppelwandigen äußeren Hülle 25, der den Rumpfkörper 2 in einer Ebene senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Turmabschnitts 3 umläuft, d.h. bezogen auf Figur 2 der umlaufenden Seitenwand, als Wassertank ausgestaltet. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der Zwischenraum in mehrere, ggf. voneinander beabstandete Wassertanks unterteilt ist. Der oder die Wassertanks 32 können durch geeignete Mittel (nicht dargestellt), wie zum Beispiel Ventile und Pumpen, wahlweise mit Meerwasser oder mit Süßwasser von einem separaten Versorgungsschiff gefüllt werden, oder das Wasser kann aus dem oder den Wassertanks 32 entfernt werden. Dadurch kann der Gesamtballast der Offshore-Anordnung 1 in einem bestimmten Bereich gezielt erhöht und erniedrigt werden.
  • Um die Abmessungen des Innenraums 15 und des gesamten Rumpfkörpers 2 so gering wie möglich halten zu können, kann es vorgesehen sein, dass nur ein Teil der Umspannungsanlage in dem Anlagen- und Arbeitsbereich 17, 18 untergebracht wird und dass einige Komponenten der Umspannungsanlage, wie zum Beispiel Transformatoren, in dem oder den Wassertanks 32 untergebracht werden.
  • In der ersten Ballasteinrichtung 6 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel fester Ballast 33 in einer vorbestimmten Menge angeordnet, zum Beispiel in Form von Sand. Diese vorbestimmte Menge und die Verteilung des festen Ballasts 33 in der ersten Ballasteinrichtung sind so gewählt, dass die gesamte Offshore-Anordnung 1 in der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Orientierung mit dem Rumpfkörper 2 in der Wasserlinie 34 stabil schwimmt, wenn kein Wasser in der Wasserballasteinrichtung 32 angeordnet ist. In diesem schwimmenden Zustand kann die Offshore-Anordnung mit Freibord durch eigene Antriebseinrichtungen oder gezogen durch Schiffe als fertig montierte Einheit zum Einsatzort bewegt werden.
  • Die Wasserballasteinrichtung 32 ist in ihren Abmessungen und in ihrer Anordnung so gewählt, dass durch Befüllung mit Wasserballast der Gesamtballast so weit erhöht werden kann, dass die Offshore-Anordnung 1 den schwimmenden Zustand verlässt und im Wasser absinkt bis der Rumpfkörper 2 auf dem Meeresgrund 30 aufliegt, d.h. bis der in Figur 2 gezeigte Zustand erreicht ist. Die Gründung ist somit in einfacher Weise möglich, indem lediglich Wasserballast in die Wasserballasteinrichtung 32 eingebracht wird. Umgekehrt kann die Offshore-Anordnung 1 in einfacher Weise vom Einsatzort entfernt werden, indem der Wasserballast aus der Wasserballasteinrichtung 32 entfernt wird, wodurch die Offshore-Anordnung 1 aufsteigt und wieder den schwimmenden Zustand einnimmt.
  • Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist der Hauptteil der Offshore-Anordnung 1, d.h. insbesondere auch der gesamte voluminöse Rumpfkörper 2, in vorteilhafter Weise unterhalb der maßgeblichen Umweltlasten und -kräfte angeordnet, die vornehmlich in der Nähe der Wasseroberfläche ausgeübt werden.

Claims (15)

  1. Offshore-Anordnung zur Aufnahme einer Umspannungsanlage für eine Offshore-Windkraftanlage mit:
    - einem Rumpfkörper (2), der eine äußere Hülle (25) und einen durch die äußere Hülle (25) definierten Innenraum (15) aufweist, in dem zumindest ein Teil einer Umspannungsanlage einer Offshore-Windkraftanlage installiert werden kann,
    - einem länglichen, rohrförmigen Turmabschnitt (3), der sich von dem Rumpfkörper (2) erstreckt und durch den entlang seiner Länge zwischen dem dem Rumpfkörper (2) gegenüberliegenden Ende des Turmabschnitts (3) und dem Innenraum (15) des Rumpfkörpers (2) ein Zugangsschacht (20) verläuft, wobei an dem dem Rumpfkörper (2) gegenüberliegenden Ende des Turmabschnitts (3) eine Zugangsöffnung vorgesehen ist, über die der Zugangsschacht (20) des Turmabschnitts (3) und der Innenraum (15) des Rumpfkörpers (2) mit der Umgebung verbunden werden können, und
    - einer ersten Ballasteinrichtung (6) und einer zweiten Ballasteinrichtung (32), wobei wahlweise Wasser als Ballastmaterial in die zweite Ballasteinrichtung (32) eingelassen oder aus dieser ausgelassen werden kann und wobei die erste Ballasteinrichtung (6) in der Weise angeordnet und mit Ballastmaterial (33) gefüllt ist, dass die Offshore-Anordnung ohne Wasserballast in der zweiten Ballasteinrichtung (32) in Wasser stabil so schwimmen kann, dass sich der Turmabschnitt (3) von der Oberseite (4) des Rumpfkörpers (2) quer zur Wasseroberfläche (34) erstreckt,
    wobei die zweite Ballasteinrichtung (32) in der Weise angeordnet und ausgestaltet ist, dass die Offshore-Anordnung (1) durch Einbringen von Wasserballast in die zweite Ballasteinrichtung (32) aus dem schwimmenden Zustand im Wasser abgesenkt werden kann.
  2. Offshore-Anordnung nach Anspruch 1, bei der die äußere Hülle (25) zumindest teilweise doppelwandig ausgestaltet ist und die zweite Ballasteinrichtung (32) einen durch die doppelwandige Anordnung gebildeten Zwischenraum als Aufnahmeraum für Wasserballast aufweist.
  3. Offshore-Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die erste Ballasteinrichtung (6) einen oder mehrere Behälter (9) aufweist, die an der Außenseite (5) des Rumpfkörpers (2) angeordnet sind.
  4. Offshore-Anordnung nach Anspruch 3, bei der die erste Ballasteinrichtung (6) ringförmig umlaufend an der Außenseite (5) des Rumpfkörpers (2) angeordnet ist.
  5. Offshore-Anordnung nach Anspruch 4, bei der die erste Ballasteinrichtung (6) eine an der Außenseite (5) des Rumpfkörpers (2) ringförmig umlaufende, durch eine von der äußeren Hülle (25) ausgehende Schürze (7) gebildete Rinne aufweist, deren offene Seite in Richtung auf die Seite des Rumpfkörpers (2) ausgerichtet ist, von der sich der Turmabschnitt (3) erstreckt.
  6. Offshore-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich der Turmabschnitt (3) im schwimmenden Zustand der Offshore-Anordnung (1) senkrecht zur Wasseroberfläche (34) erstreckt und oberhalb des Meeresspiegels endet.
  7. Offshore-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zweite Ballasteinrichtung (32) in der Weise angeordnet und ausgestaltet ist, dass der Rumpfkörper (2) durch Füllen mit Wasser so beballastet wird oder werden kann, dass der Turmabschnitt (3) in Bezug auf den schwimmenden Zustand seine Orientierung beibehält, während die Offshore-Anordnung (1) abgesenkt wird.
  8. Offshore-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der an dem Turmabschnitt (3) eine oder mehrere Verschlussvorrichtungen (10, 23, 24, 35) vorgesehen sind, mit denen die Zugangsöffnung des Turmabschnitts (3) wahlweise geöffnet und wasserdicht verschlossen werden kann.
  9. Offshore-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der an einer dem Turmabschnitt (3) gegenüberliegenden Seite (31) des Rumpfkörpers (2) eine Anzahl von Pfählen angeordnet ist, mit denen die Offshore-Anordnung (1) nach dem Absenken des Rumpfkörpers (2) auf den Meeresgrund (30) in diesem verankert und festgehalten werden kann.
  10. Offshore-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die dem Turmabschnitt (3) gegenüberliegende Seite (31) des Rumpfkörpers (2) eben ausgebildet ist.
  11. Offshore-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Innenraum (15) in mehrere durch Wände (16) voneinander getrennte Bereiche (17, 18, 19) unterteilt ist, von denen einer oder mehrere (17, 18) zur Aufnahme von zumindest einem Teil einer Umspannungsanlage einer Offshore-Windkraftanlage vorgesehen ist bzw. sind und ein oder mehrere andere Bereiche (19) als Wohnraum ausgebildet ist bzw. sind.
  12. Offshore-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der in dem Innenraum (15) des Rumpfkörpers (2) eine Umspannungsanlage für eine Offshore-Windkraftanlage angeordnet ist.
  13. Offshore-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der in dem Innenraum (15) des Rumpfkörpers (2) ein Teil einer Umspannungsanlage für eine Offshore-Windkraftanlage angeordnet ist und der Rest der Umspannungsanlage in einem Wasserballast-Aufnahmeraum der zweiten Ballasteinrichtung (32) angeordnet ist.
  14. Offshore-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der an dem dem Rumpfkörper (2) gegenüberliegenden Ende des Turmabschnitts (3) eine Plattform (13) befestigt ist, die als Landeplatz für einen Helikopter verwendet werden kann.
  15. Verfahren zur Installation einer Offshore-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die montierte Offshore-Anordnung (1) schwimmend zu ihrem Einsatzort bewegt wird, wobei die zweite Ballasteinrichtung (32) kein Wasser oder nur so viel Wasser enthält, dass der Schwimmzustand möglich ist, die zweite Ballasteinrichtung (32) nach dem Erreichen des Einsatzortes so mit Wasser befüllt wird, dass die Offshore-Anordnung (1) absinkt, und der Rumpfkörper (2) auf dem Meeresboden (30) gegründet wird.
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