Becherfundamente ( sog. Suction Buckets ) als Gründungsoption für OWEAs und assoziierte Plattformen

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1 Becherfundamente ( sog. Suction Buckets ) als Gründungsoption für OWEAs und assoziierte Plattformen Tagungsbeitrag Schallschutztagung der Deutschen Umwelthilfe Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks Berlin, KO/rev02

2 Suction Buckets 2 Gliederung 1. Einführung : Was sind Becherfundamente ( sog. Suction Cans ) und wie stellt sich ihre Wirkungsweise dar? 2. Welche Referenzen und Erfahrungen gibt es bisher? 3. Welche Vorteile gegenüber konventionellen Gründungen können in Bezug aus den Unterwasserschallaustrag identifiziert werden? 4. Wo liegen die Grenzen der Anwendbarkeit dieses Gründungstyps? 5. Wohin geht die Entwicklung und welche F+E Programme sind aufgelegt?

3 Suction Buckets 3 Allgmeines zu Becherfundamenten ( sog. Suction Cans )

4 Während der Bauphase

5 Suction Buckets As built im Öl-und Gasbereich

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7 Suction Buckets für OWEA as designed

8 Suction Buckets 8 Was sind Becherfundamente ( sog. Suction Cans ) und wie stellt sich ihre Wirkungsweise dar?

9 - Wirkungsweise Bodenmechanisches Modell: Sie sind vergleichbar mit einer Unterwasserschwerkraftgründung, wobei die dem Bodenmechaniker bekannten äußeren Einwirkungen auf die Gründung und die Reaktionen des Bodens, wie nachstehend dargestellt, angeschrieben oder ermittelt werden können: Suction Bucket Abb.1- Belastung und bodenmechanisches Modell Äußere Einwirkungen M,V und H Reaktionen im Boden Ep, Ea, R, Ausbilden einer Gleitfuge

10 Zustand A Zustand B Suction Pumps Zustand Fertigung

11 Wie aber kommt man von Zustand A nach Zustand B? Verfahrenstechnisch müssen 3 Effekte erzielt werden: Effekt 1: Überwinden der bodenmechanischen Mantelreibung am Suction Bucket, innen sowie außen Effekt 2: Überwinden des bodenmechanischen Spitzenwiderstandes am Bucket-Fuß ( sog. tip resistance ) Effekt 3: Um die Effekte 1 +2 zu erzielen :Erzeugen eines hydrostatischen Unterdrucks innerhalb des Buckets, << als der hydrostatische Druck infolge anstehender Wassersäule in bezug auf die an der Lokation angetroffene Wassertiefe

12 Wie macht man das, theoretisch und praktisch? Theoretisch: Indem Archimedes Prinzipien, Bernoulli s Ansätze zur Strömungsmechanik und Darcy s Formulierungen zur Filtergeschwindigkeit in Böden konsequent angewendet werden

13 Praktisch: Durch den Einsatz von sog. Suctions Pumps und entsprechender Aggregate On Air: Deck Subsea on top of Suction Can

14 Praktisch: Suctions Pumps, auf dem Deckel individueller Suction Buckets zu montieren Das wäre die UW- Lärmquelle

15 Saugleitung am Deckel des Suction Buckets, im Test

16 Welche Referenzen und Erfahrungen gibt es bisher? die Liste ist lang

17 Erfahrungen, z.b. durch NGI-Norwegian Geotechnical Institute

18 Erfahrungen, z.b. durch NGI-Norwegian Geotechnical Institute

19 Erfahrungen, z.b. durch NGI-Norwegian Geotechnical Institute

20 Erfahrungen, z.b. OVERDICK-Ingenieure Global Tech 1

21 Erfahrungen, z.b. OVERDICK-Ingenieure Suction Can Gründung für EMERAUDE-Plattform

22 Erfahrungen, z.b. OVERDICK-Ingenieure Suction Can Gründung für BR-D-Plattform, Malaysia

23 durch andere

24 Suction Buckets 24 Welche Vorteile gegenüber konventionellen Gründungen können in Bezug auf die Lärmentwicklung ( Unterwasserschall-Lärmausbreitung ) identifiziert werden?

25 Gemessener Schallaustrag bei UW-Rammarbeiten Pile Energy L peak LE Object diam. [m] [knm] [db] [db] Port construction, coast Monopile Sky2000, Baltic Sea FINO1 (Jacket), North Sea Monopile Amrumbank, North Sea 5 MW OWEC (expected) >205 >178

26 Möglicher Schallaustrag bei Installation von Suction Cans 100 db

27 nur mal zum Vergleich: was die Natur so an Lärm vorhält [ US-Publication ]: Tideströmung an Sandriffeln und deren Schallaustrag, gemessen in 1m über Grund

28 Wie sähe ein Vergleich aus? Schallaustrag bei UW-Rammarbeiten nach Berechnungen Beschichtung/Befüllung SEL (30) [db re 1µPa] SEL (750) [db re 1µPa] Innen (1,25 cm) Innen (2,5 cm) Außen (7,5 cm) Außen (15 cm) Beidseitig Luft (Spalt ) Granulat

29 Suction Buckets 29 Welche Vorteile gegenüber konventionellen Gründungen können identifiziert werden?

30 Vorteile gegenüber Rammgründungen: Schallaustrag bei Offshore-Installation < 100 db Komprimierte Installation auf See mit wenigen Geräten Kostenvorteil in der Fertigung Kostenvorteil im Decommissioning durch Möglichkeit des Reverse-Installationsverfahren Durch geschickte konstruktive Ausbildung des Suction Can Kopfes: Beherrschbarkeit eines möglichen Kolkproblems

31 Vorteile gegenüber Schwerkraftgründungen: Komprimierte Installation auf See mit wenigen Geräten Kostenvorteil in der Fertigung Kostenvorteil im Decommissioning durch Möglichkeit des Reverse-Installationsverfahren Kostenvorteil durch geringen Aufwand für Kolksicherungsmassnahmen

32 Kolkmindernder Verbau am Suction Can Head

33 Suction Buckets 33 Wo liegen die Grenzen der Anwendbarkeit dieses Gründungstyps?

34 Einsetzbarkeit dieses Verfahrens ist primär abhängig von den Bodenverhältnissen an der Lokation Das Verfahren ist wassertiefenabhängig, erfahrungsgemäß erst einsetzbar ab Wassertiefen von ca. 30m, um den erforderlichen Unterdruck aktivieren zu können Bei geringeren Wassertiefen wären Hilfsmassnahmen erforderlich, wie z.b zusätzliches Ballastieren, allerdings sich negativ auswirkend auf der Kostenseite

35 Vergleich von T+I-Geräteeinsätzen offshore bei: Rammarbeiten / Blasenschleier Suction Can Gründung

36 Wohin geht die Entwicklung und welche F+E Programme sind aufgelegt?

37 BMU- Vorhaben: Suction Cans: Suction Bucket Gründungen als innovatives und montageschallreduzierendes Konzept für Offshore-Windenergieanlagen

38 BMU- Vorhaben: Pfahl-in-Pfahl-Rammung: Konzeptstudie zur Entwicklung einer neuartigen Gründungstechnologie unter Einbeziehung von Errichtungslogistik (TP1) und Schallschutz (TP 2 )

39 Sonstige Entwicklungen: Suction Monopile mit schallgeschützter Rammunterstützung z.b. Hydrohammer I-HC S 800 / D= 1,22m InfraNetz AG, Müden/Aller

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