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Dokumentenidentifikation DE10163538B4 30.09.2004
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Transport und zur Errichtung von Offshore-Windenergieanlagen
Anmelder Plambeck, Norbert, 27472 Cuxhaven, DE
Erfinder Plambeck, Norbert, 27472 Cuxhaven, DE
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 21.12.2001
DE-Aktenzeichen 10163538
Offenlegungstag 17.07.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 30.09.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.09.2004
IPC-Hauptklasse E02B 17/02
IPC-Nebenklasse F03D 11/04   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Transport und zur seeseitigen Errichtung von landseitig zumindest im wesentlichen komplettierten Offshore-Windenergieanlagen.

Offshore-Windenergieanlagen kommt zunehmend größere Bedeutung zu, da zum einen die über See herrschenden Windverhältnisse konstanter als an Land sind und zum anderen die häufig kritisierten landschaftlichen Beeinträchtigungen durch Windparks sowie die von derartigen Windparks ausgehenden Geräuschentwicklungen auf See keine Rolle spielen.

Neben der zu gewährleistenden Tauglichkeit von Windenergieanlagen für den Einsatz auf hoher See sowie der erforderlichen Kabelverlegung stellen der Transport und die Errichtung von Offshore-Windenergieanlagen eine der großen Herausforderungen bei der Realisierung derartiger Vorhaben dar.

Das Transportieren und Montieren der Komponenten einer Offshore-Windenergieanlage ist aufgrund von meteorologischen Einflüssen auf See wesentlich schwieriger, zeitaufwändiger und dadurch teuerer als an Land. Die Errichtung des Turms, die Montage von Maschinenhaus, Nabe und Rotorblättern erfordert dabei neben einem hohen Personalaufwand vor allem auch einen hohen und kostspieligen Geräteaufwand, der besonders deshalb zum Tragen kommt, weil aufgrund der ständig schwankenden meteorologischen Bedingungen häufig eine lange Verweilzeit der Geräte, insbesondere der Kräne erforderlich ist, um die vollständige Montage sicherzustellen.

Wesentlich einfacher ist die Montage einer derartigen Windenergieanlage an Land, da an Land die erforderlichen Hebevorrichtungen in Form ausreichend dimensionierter Kräne stets einsatzbereit zur Verfügung stehen und auch der Transport der Einzelkomponenten sowie deren Handling ohne besondere Probleme und auch weitgehend unabhängig von Wetterbedingungen durchführbar ist.

Aus der Gebrauchsmusterschrift DE 200 10 086 U1 ist es bereits bekannt, komplette Offshore-Windenergieanlagen mittels eines speziell ausgebildeten Schwimmkrans an den seeseitigen Aufstellungsort zu transportieren. Diese Lösung ist jedoch aufgrund der erforderlichen Sonderkonstruktionen sehr aufwändig und setzt voraus, dass die Krananlage so ausgebildet ist, dass die ein hohes Gewicht aufweisende Offshore-Windenergieanlage durch Heb- und Schwenkvorgänge in der erforderlichen Weise umgesetzt werden kann. Da eine derartige aufwändige Krananlage jeweils nur vergleichsweise kurzzeitig im Einsatz ist und hohe, durch die Transportwege bedingte Totzeiten in Kauf genommen werden müssen, erweist sich diese bekannte Methode als ausgesprochen unwirtschaftlich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, dass die Realisierung einer besonders wirtschaftlichen, logistisch optimalen Fertigungsstrategie ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesentlichen gelöst durch eine Vorrichtung, die sich auszeichnet durch

  • – wenigstens einen landseitig verfahrbaren Montagewagen mit einer Träger- und Hubvorrichtung für eine auf dem Montagewagen aufzubauende oder auf den Montagewagen zu übernehmende Offshore-Windenergieanlage,
  • – einen nach Art einer höhenverstellbaren Hubplattform aufgebauten Schwimmkörper zur Aufnahme und zum seeseitigen Transport wenigstens einer auf einem Montagewagen gehalterten Offshore-Windenergieanlage,
  • – zumindest einer auf der Hubplattform vorgesehenen Park- und Fixierposition für einen eine Offshore-Windenergieanlage tragenden Montagewagen, der kranlos zusammen mit der Offshore-Windenergieanlage über eine zwischen Land und Hubplattform positionierbare Überfahrhilfe auf die Hubplattform verfahrbar ist,
  • – sowie ein der jeweiligen Offshore-Windenergieanlage zugeordnetes, seeseitiges Arbeitsfundament zur Aufnahme der von der Hubplattform mittels des Montagewagens kranlos überführbaren und mittels der Hubvorrichtung auf das Arbeitsfundament absenkbaren Offshore-Windenergieanlage.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt außerdem durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs 9.

Von besonderem Vorteil ist dabei, dass bereits die Herstellung der Offshore-Windenergieanlage auf dem Montagewagen erfolgen kann und es möglich ist, diesen Montagewagen, der vor allem durch Ballastwassertanks in der erforderlichen Weise stabilisiert werden kann, während des Herstellvorgangs zu jedem beliebigen Bereich eines Fertigungsareals verfahren werden kann, so dass Turmmontage, Gondelinstallation, Rotormontage, Trafoeinbau, Verkabelung und dergleichen jeweils unter vorgebbaren optimalen Bedingungen erfolgen kann.

Aufgrund der Integration einer Träger- und Hubvorrichtung in den Montagewagen, die geeignet ist, die gesamte Windenergieanlage zu tragen, kann zum einen eine fertige Anlage auf einem Testfundament oder auch einem landseitigen Arbeitsfundament abgesetzt und dort befestigt werden, und zum anderen ermöglicht es dieser Montagewagen, eine komplett montierte Windenergieanlage unter Vermeidung von nur mit schweren Kränen durchführbaren Umsetzvorgängen direkt auf die als Schwimmkörper ausgebildete Hubplattform zu überführen und schließlich auch noch das wiederum kranlose Absetzen auf dem seeseitigen Arbeitsfundament zu gewährleisten.

Während die Windenergieanlage bereits an Land auf einwandfreien Betrieb getestet werden kann, ermöglicht die unkomplizierte Errichtung der stehend oder liegend transportierbaren Gesamtanlage auf dem seeseitigen Arbeitsfundament eine schnelle Inbetriebnahme. Dies bedeutet, dass die Windenergieanlage, die auch schon an Land in Betrieb genommen werden kann, nur kurzzeitig während des Seetransports außer Betrieb sein muss, wobei es prinzipiell sogar möglich ist, die Anlage auch in aufrechter Position auf der Hubplattform zu betreiben.

Nachdem es – wie soeben erwähnt – problemfrei möglich ist, die jeweilige Windenergieanlage bereits an Land auf einwandfreie Funktion zu testen und es in der Praxis auch keine Schwierigkeiten bereitet, mittels der erwähnten Montagewägen drei und mehr Windenergieanlagen auf einer gemeinsamen Hubplattform an den seeseitigen Einsatzort zu transportieren, kann eine schnelle Inbetriebnahme auch einer größeren Anzahl von Offshore-Windenergieanlagen sichergestellt werden.

Von besonderer Bedeutung ist ferner, dass aufgrund des durch die Erfindung bereitgestellten einfachen und schnellen Transportsystems, das mit einem Eigenantrieb ausgestattet oder als Schleppeinheit ausgeführt sein kann, auch defekte Windenergieanlagen eines Offshore-Windparks wirtschaftlich dann noch zur Reparatur an Land gebracht werden können, wenn eine Reparatur auf See technisch im Prinzip zwar möglich, aufgrund von nicht vorhersehbaren Schlechtwetterphasen aber zeitaufwändig und teuer werden kann. Auf diese Weise kann der Gesamtwirkungsgrad einer Offshore-Windenergieanlage auf einem hohen Wert gehalten werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, deren einzige Figur in schematischer Weise den Vorgang der Überführung einer auf einem Montagewagen gehalterten Offshore-Windenergieanlage auf eine Hubplattform zeigt.

Nach der Zeichnung ist eine Hubplattform 1 vor einer Verschiffungspier 10 positioniert, und zwar mittels mehrerer vertikal verfahrbarer Hubbeine 2. Die Hubplattform 1 ist schwimmfähig ausgebildet, sie kann einen Eigenantrieb besitzen, jedoch auch in Form einer Schleppeinheit verwendet werden.

Auf der Hubplattform 1 ist vorzugsweise eine Mehrzahl von Park- und Fixierpositionen für Montagewägen 3 vorgesehen, die an Land verfahrbar ausgebildet und mit einer Hubeinrichtung 4 versehen sind, die geeignet ist eine komplett montierte Windenergieanlage 5 in eindeutig fixierter Weise zu tragen.

In den Hubwagen 3 sind in der Zeichnung nicht dargestellte, ausreichend groß dimensionierte Ballasttanks zur Gewichtserhöhung vorgesehen, die sicherstellen, dass keine Kippgefahren entstehen können.

Der Montagewagen 3 ist so ausgebildet, dass auf diesem Montagewagen 3 bei entsprechender Fixierung eines Basisflansches des Turms der Windenergieanlage 5 ein kompletter Aufbau der Windenergieanlage auf dem Montagewagen erfolgen kann. Zum Zwecke der Überführung einer zwischenzeitlich bereits in Betrieb genommenen Windenergieanlage auf die Hubplattform kann eine solche Anlage mittels der Hubvorrichtung 4 des Montagewagens 3 aufgenommen, auf dem Hubwagen 3 fixiert und dann auf die Hubplattform 1 überführt werden.

Diese Überführung erfolgt dabei unter Verwendung einer Überfahrhilfe zwischen Pier und Hubplattform 1, wobei durch ein gezieltes Anheben oder Absenken der Hubplattform 1 über die Hubbeine 2 ein im wesentlichen ebener Übergang zwischen Pier 10 und Hubplattform 1 erreicht werden kann.

Die dabei verwendete Überfahrhilfe 6 kann in analoger Weise wieder zum Einsatz kommen, wenn seeseitig die Windenergieanlage 5 auf einem Arbeitsfundament abgesetzt und dort befestigt werden muss.

Die Verbindungs- bzw. Kupplungseinheit zwischen der jeweiligen Windenergieanlage und einer auf dem Montagewagen 3 vorgesehenen Aufnahme bzw. einem seeseitigen Arbeitsfundament wird bevorzugt standardisiert ausgeführt, wozu insbesondere nicht nur eine Kraftschluss- sondern auch eine Formschlussverbindung vorgesehen ist. Auf diese Weise ergibt sich schon während der Übernahme- bzw. Übergabevorgänge eine stabilisierende Halterung des Turms der Windenergieanlage.

Nachfolgend soll kurz der Verfahrensablauf zur Übernahme einer Offshore-Windenergieanlage für den Transport auf einer Hubplattform sowie die Übergabe der Offshore-Windenergieanlage auf ein seeseitiges Arbeitsfundament geschildert werden.

Dazu wird zunächst die Hubplattform 1 vor der Verschiffungspier 10 positioniert und die Hubplattform 1 mittels der Hubbeine 4 in ihrer Höhe so eingestellt, dass sich das Plattformdeck auf dem Niveau der Verschiffungspier befindet. Anschließend werden die Überfahrhilfen 6 in entsprechende Aufnahmen eingehängt, so dass ein eine bevorzugt bereits vollständig montierte Offshore-Windenergieanlage tragender Montagewagen 3 auf das Deck der Hubplattform 1 gefahren werden kann. Die Hubplattform 1 ist bevorzugt zur Aufnahme einer Mehrzahl derartiger Montagewägen ausgebildet und diese Montagewägen können in den entsprechend vorgesehenen Positionier- und Fixierpositionen auf der Hubplattform so befestigt werden, dass jegliche unerwünschte Bewegung sowie jegliche Kippbewegung verhindert wird.

Nach einem Aushängen der Überfahrhilfen 6 wird die Hubplattform bis zur vollständigen Schwimmfähigkeit abgesenkt, so dass dann die seefest vorbereitete Hubplattform entweder über Eigenantrieb oder mittels eines Schleppvorgangs zur Lokation im jeweiligen seeseitigen Windpark transportiert werden kann.

Nach Ankunft vor der betreffenden seeseitigen Lokation wird die Hubplattform wiederum vor dem betreffenden Arbeitsfundament positioniert und über die Hubbeine 2 so angehoben, dass sich das Plattformdeck auf dem Niveau der Fundamentoberkante befindet. Nach dem Einhängen der entsprechenden Überfahrhilfen 6 kann die sich noch auf dem Montagewagen 3 befindende Windenergieanlage 5 beispielsweise über geeignete Verfahrvorrichtungen (Zug- oder Selbstfahrer) über den Fundamentflansch gebracht und dort positionsgenau mittels der Hubvorrichtung 4 abgesetzt und verschraubt werden.

Nach dem Lösen noch vorhandener Verbindungen zwischen dem Montagewagen 3 und der Windenergieanlage können die Ballasträume des Montagewagens gelenzt werden, und es kann ein Rückführen des Montagewagens auf die Hubplattform in die dort vorgesehene Parkposition erfolgen. Die Überfahrhilfen werden dann wieder ausgehängt und es kann eine Ballastwasseraufnahme durch die Hubplattform zum Zwecke des Durchtrimmens erfolgen. Nach dem Absenken der Hubplattform 1 bis zur vollständigen Schwimmfähigkeit kann die nächste Lokation zur Übergabe der nächsten Windenergieanlage angefahren werden.

Ist die Hubplattform vollständig entladen, kann eine Rückführung zur Verschiffungspier erfolgen, wobei es beispielsweise durchaus vorkommen kann, dass bei diesem Rückführvorgang eine defekte Anlage mitgenommen und dann wiederum über den entsprechenden Montagewagen an Land zur Reparatur abgesetzt wird.

1 Hubplattform 2 Hubbein 3 Montagewagen 4 Träger- und Hubvorrichtung 5 Offshore-Windenergieanlage 6 Überfahrhilfe 7 Schwerlast-Oberflächenbefestigung 8 Spundwand 9 Basisflansch 10 Pier

Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Transport und zur seeseitigen Errichtung von landseitig zumindest im wesentlichen komplettierten Offshore-Windenergieanlagen,

    gekennzeichnet durch

    – wenigstens einen landseitig verfahrbaren Montagewagen (3) mit einer Träger- und Hubvorrichtung (4) für eine auf dem Montagewagen aufzubauende oder auf den Montagewagen (3) zu übernehmende Offshore-Windenergieanlage (5),

    – einen nach Art einer höhenverstellbaren Hubplattform (1) aufgebauten Schwimmkörper zur Aufnahme und zum seeseitigen Transport wenigstens einer auf einem Montagewagen (3) gehalterten Offshore-Windenergieanlage (5),

    – zumindest einer auf der Hubplattform (1) vorgesehenen Park- und Fixierposition für einen eine Offshore-Windenergieanlage (5) tragenden Montagewagen (3), der kranlos zusammen mit der Offshore-Windenergieanlage (5) über eine zwischen Land und Hubplattform (1) positionierbare Überfahrhilfe (6) auf die Hubplattform (1) verfahrbar ist,

    – sowie ein der jeweiligen Offshore-Windenergieanlage (5) zugeordnetes, seeseitiges Arbeitsfundament zur Aufnahme der von der Hubplattform (1) mittels des Montagewagens (3) kranlos überführbaren und mittels der Hubvorrichtung (4) auf das Arbeitsfundament absenkbaren Offshore-Windenergieanlage (5).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Offshore-Windenergieanlage (5) mit dem seeseitigen Arbeitsfundament und einem im Montagewagen (3) vorgesehenen Träger- und Transportfundament über einheitliche, vorzugsweise ineinanderschiebbare Formschluss-Kupplungselemente verbindbar ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagewagen (3) mit integrierten Ballasttanks zur Gewichtserhöhung ausgestattet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagewagen (3) eine einseitig offene, im wesentlichen U-förmige Grundstruktur zur Ermöglichung von Ein- und Ausfahrvorgängen bezüglich einer Offshore-Windenergieanlage (5) aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagewagen (3) als Aufbauplattform für eine Offshore-Windenergieanlage (5) verwendbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger- und Hubvorrichtung (4) des Montagewagens (3) mit dem Basisflansch (9) einer Offshore-Windenergieanlage (5) verbindbar ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Hubplattform (1) umfassende Schwimmkörper eine Mehrzahl von vertikal verstellbaren Hubbeinen (2) aufweist, über die in der Übernahme- oder Übergabeposition für die Offshore-Windenergieanlage (5) eine im wesentlichen horizontale Lage der Überfahrhilfe (6) vorgebbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Hubplattform (1) umfassende Schwimmkörper zur Aufnahme von Ballastwasser zu Ballastierungs- und Trimmzwecken ausgebildet ist.
  9. Verfahren zum Transport und zur seeseitigen Errichtung von landseitig zumindest im wesentlichen komplettierten Offshore-Windenergieanlagen,

    gekennzeichnet durch die Schritte

    – dass wenigstens eine Offshore-Windenergieanlage (5) auf zumindest einem Montagewagen (3) aufgebaut oder auf den Montagewagen (3) übernommen wird, wobei der Montagewagen (3) landseitig verfahrbar ist und eine Träger- und Hubvorrichtung (4) für die Offshore-Windenergieanlage (5) aufweist,

    – dass der Montagewagen (3) kranlos zusammen mit der Offshore-Windenergieanlage (5) über eine Überfahrhilfe (6), die zwischen Land und einer Hubplattform (1) positioniert wird, auf die Hubplattform (1) verfahren wird, wobei die Hubplattform (1) als höhenverstellbarer Schwimmkörper aufgebaut ist, auf dem zumindest eine vorgesehene Park- und Fixierposition für den Montagewagen (3) vorgesehen ist,

    – dass die Hubplattform (1) über Eigenantrieb oder mittels eines Schleppvorgangs zu einem seeseitigen, der Offshore-Windenergieanlage (5) zugeordneten Arbeitsfundament transportiert wird, und

    – dass die Offshore-Windenergieanlage (5) mittels des Montagewagens (3) kranlos auf das Arbeitsfundament überführt und mittels der Hubvorrichtung (4) auf das Arbeitsfundament abgesenkt wird.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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