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Becherfundamente ( sog. Suction Buckets ) alsGründungsoption für OWEAs und assoziierte
Plattformen
Tagungsbeitrag
Schallschutztagung der Deutschen Umwelthilfe
“Zwischen Naturschutz und Energiewende:
Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks”
Berlin, 25.9.2012
KO/rev02
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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?
Suction Buckets
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Allgmeines zu Becherfundamenten ( sog. Suction Cans )
Suction Buckets
Während der Bauphase
Suction Buckets „As built“ im Öl-und Gasbereich
Suction Buckets für OWEA „as designed“
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Was sind Becherfundamente ( sog. Suction Cans ) und wie stellt
sich ihre Wirkungsweise dar ?
Suction Buckets
- Wirkungsweise – Bodenmechanisches Modell:
Sie sind vergleichbar mit einer Unterwasserschwerkraftgründung, wobei die demBodenmechaniker bekannten äußeren Einwirkungen auf die Gründung und dieReaktionen des Bodens, wie nachstehend dargestellt, angeschrieben oder ermitteltwerden können:
Äußere Einwirkungen M,V und H
Reaktionen im BodenEp, Ea, R, Ausbilden einer Gleitfuge
Suction Bucket
Abb.1- Belastung und bodenmechanisches Modell
Zustand A Zustand B
SuctionPumps
Zustand Fertigung
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
Wie macht man das , theoretisch und praktisch ?
Theoretisch:
• Indem Archimedes´ Prinzipien, Bernoulli´s Ansätze zur Strömungsmechanik und Darcy´sFormulierungen zur Filtergeschwindigkeit in Böden konsequent angewendet werden
On Air: Deck
Subsea – on top of Suction Can
Praktisch:
• Durch den Einsatz von sog. „Suctions Pumps“ und
entsprechender Aggregate
Praktisch:
• „Suctions Pumps“, auf dem Deckel individueller
Suction Buckets zu montieren
Das wäre die UW-Lärmquelle
Saugleitung am Deckel des Suction Buckets, im Test
• Welche Referenzen und Erfahrungen gibt es
bisher ?
… die Liste ist lang …
Erfahrungen, z.B. durch NGI-Norwegian Geotechnical Institute
Erfahrungen, z.B. durch NGI-Norwegian Geotechnical Institute
Erfahrungen, z.B. durch NGI-Norwegian Geotechnical Institute
Erfahrungen, z.B. OVERDICK-Ingenieure
Global Tech 1
Erfahrungen, z.B. OVERDICK-Ingenieure
Suction Can Gründung für „ EMERAUDE-Plattform“
Suction Can Gründung für „ BR-D-Plattform“, Malaysia
Erfahrungen, z.B. OVERDICK-Ingenieure
… durch andere
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Welche Vorteile gegenüber konventionellen Gründungen können in Bezug auf die
Lärmentwicklung ( Unterwasserschall-Lärmausbreitung ) identifiziert werden ?
Suction Buckets
ObjectPile
diam.Energy Lpeak LE
[m] [kNm] [db] [dB]Port construction, coast 1.5 280 184 158Monopile Sky2000, Baltic Sea 3.0 280 185 164
FINO1 (Jacket), North Sea 1.5 280 189 164Monopile Amrumbank, North Sea 3.5 800 200 175
5 MW – OWEC (expected) 6.0 1600 >205 >178
Gemessener Schallaustrag bei UW-Rammarbeiten
100 dB
Möglicher Schallaustrag bei Installation von Suction Cans
… nur mal zum Vergleich: was die Natur so an Lärm vorhält … [ US-Publication ]:
Tideströmung an Sandriffeln und deren Schallaustrag, gemessen in 1m über Grund
Wie sähe ein Vergleich aus ?
Beschichtung/Befüllung SEL(30)[dB re 1µµµµPa] SEL(750)[dB re 1µµµµPa]
Innen (1,25 cm) 197 176
Innen (2,5 cm) 197 176
Außen (7,5 cm) 191 170
Außen (15 cm) 190 169
Beidseitig 185 164
Luft (Spalt ) 155 134Granulat 196 175
Schallaustrag bei UW-Rammarbeiten nach Berechnungen
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Welche Vorteile gegenüber konventionellen Gründungen können identifiziert werden ?
Suction Buckets
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
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
Kolkmindernder Verbau am Suction Can Head
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Wo liegen die Grenzen der Anwendbarkeit dieses Gründungstyps ?
Suction Buckets
� 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.Bzusätzliches Ballastieren, allerdings sich negativ auswirkend auf der Kostenseite
Vergleich von T+I-Geräteeinsätzen offshore bei:
Rammarbeiten / Blasenschleier
Suction Can Gründung
Wohin geht die Entwicklung und welche F+E –Programme sind aufgelegt?
BMU- Vorhaben:
� Suction Cans: � „Suction Bucket Gründungen als
innovatives und montageschall-reduzierendes Konzept für Offshore-Windenergieanlagen“
BMU- Vorhaben:
� Pfahl-in-Pfahl-Rammung: „Konzeptstudie zur Entwicklung einer neuartigen Gründungstechnologie unter Einbeziehung von Errichtungslogistik (TP1) und Schallschutz (TP 2 )“
Sonstige Entwicklungen:
Suction Monopilemit schallgeschützterRammunterstützung
InfraNetz AG , Müden/Aller
z.B. Hydrohammer „I-HC“ S 800 / D= 1,22m