Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
Schallminimierung beim Bau von Offshore-
Windparks
Dipl. Biol. Sven Koschinski, Nehmten
Dipl. Biol. Karin Lüdemann, Hamburg
Menck GmbH Kaltenkirchen
1. Einführung
2. Schallminderungsverfahren bei
Impulsrammungen
3. Alternative Gründungsvarianten
4. Fazit und Ausblick
Gefördert vom
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
Warum ist Schallminimierung nötig?
25.000 MW bis 2030
Installation derzeit fast ausschließlich
durch Impulsrammverfahren
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
1. Einführung
Sehr hohe Schallpegel (Quellpegel > 200dB)
Hauptenergieim Frequenzbereich100 -400 Hz
Verletzungspotential für MeerestiereTödliche oder lebensgefährlicheVerletzung nahe der SchallquelleGehörschwellenverschiebung (TTS, PTS)Addition multipler Schallimpulse zuschädlicher DosisMaskierung, Störung, Stress (bislangwenig diskutiert)
Vergrämung reicht nicht aus!Lärmschutzwert des Umweltbundesamtes UBA160 dB (SEL)
190 dB (peak-peak)in 750 m Entfernung
Alpha ventus: 174 dB (SEL)bis 12.000 Schläge pro Pfahl
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
• Von mehreren Anbietern unter Offshore-Bedingungen erprobt
• Forschungsplatttform FINO 3: Schallminderung um12 dB (SEL) / 14 dB (peak) größte Dämpfung beica. 2 kHz
• Trianel Windpark Borkum: Schallminderung um 11-15 dB (SEL) und 8-13 dB (peak). BBC an 31 von 40 Fundamenten erfolgreich (in 6 Fällenerfolgreich verlegt, aber Anschluß an Druckluftgescheitert)
• Schallminderung abhängig von der Luftmenge
• Doppelter Blasenschleier: -18 dB (SEL)
• Übertritt seismischer Welle ins Wasser gedämpft
� Stand der Technik, noch optimierbar
Großer Blasenschleier (BBC, Big Bubble Curtain)
Bioconsult SH, ITAP & Hydrotechnik Lübeck 2012
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
2. Schallminderungsverfahren
bei Impulsrammungen
Mentrup 2012 (©Trianel GmbH/Lang)
J. Rustemeier et al. / ISD 2010
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
• Verschiedene Systeme getestet (z. T. unter Offshore-Bedingungen)
• Liegen direkt am Rammpfahl an
• Effektive Schallminderung wurde mit dem unterenTeilsystem bei alpha ventus belegt
• Gleichzeitig wurden Schwächen deutlich
• Schallminderung bei alpha ventus: 12 dB (SEL) / 14 dB
(peak) – in Strömungsrichtung
• Größte Schallminderung im Frequenzbereich 1 - 3 kHz
Hydrotechnik Lübeck / Menck (alpha ventus)
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
2. Schallminderungsverfahren
bei Impulsrammungen
Kleiner Blasenschleier (LBC, Little Bubble Curtain)
J. Rustemeier et al. / ISD 2010
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
2. Schallminderungsverfahren
bei Impulsrammungen
Wilke et al. 2012 (ESRa)
G. Kumbartzky / BARD 2012 (OFT2)
J. Rustemeier et al. / ISD 2010
Kleine Blasenschleier: Umhüllung der gesamten Struktur mit Blasen
nötig
• Gestuftes Ringsystem (verringertnicht unbedingt die Düsenrohr-länge)
• Geführtes System (Weyres Offshore): teleskopierbar und mitLeitblechen
• Vertikales Schlauchsystem(Menck)-> Vortrag Ulrich Steinhagen)
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
• Schallreflektion an Stahlmantel (reichtnicht aus)
• Hohes Schallminderungspotential durchzusätzliche Maßnahmen (Blasen, Schaum)
• Das Prinzip machen sich folgende Systemezu eigen:
IHC Noise Mitigation System
Weyres BEKA-Schale
Menck Schlauchhülle (Konzeptwird nicht weiter verfolgt)
Schallschutzmäntel (Pile Sleeves)
ISD et al. 2007
Caltrans 2007
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
2. Schallminderungsverfahren
bei Impulsrammungen
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
• Schallentkoppeltes doppeltes Hüllrohr aus Stahl mitluftgefülltem Zwischenraum und zusätzlichemmehrstufigem Blasenschleier zwischen Hülle und Pfahl
• Variable schallentkoppelte Führungsrollen zurZentrierung
• Experiment im Fluss de Noord (6 m Wassertiefe) zeigte eine gute Dämpfung zwischen 150 Hz und 8 kHz
• Schallminderung unter Offshore-Bedingungen(breitbandig) um 9 dB (Nordsee Ost) bis 11 dB (Ijmuiden)
• Seit Juni 2012 Anwendung im OWP Riffgat (NMS 6900)
IHC Noise Mitigation System (NMS)
IHC Merwede
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
2. Schallminderungsverfahren
bei Impulsrammungen
www.riffgat.de
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
• 2 schallentkoppelte Halbschalen umschließenden Pfahl (4 Stahlwände, 2 Schallabsorber-Kompositfüllungen, 2 Blasenschleier)
-> Vortrag von Bernhard Weyres
Weyres BEKA-Schale
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
2. Schallminderungsverfahren
bei Impulsrammungen
Wilke et al. 2012
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
• Entwässerte Ummantelung einesRammpfahls gewährleistet besteSchallentkopplung
• Pilotstadium
-> Vortrag Kurt Thomsen
Kofferdam
K. Thomsen 2011
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
2. Schallminderungsverfahren
bei Impulsrammungen
Caltrans 2007
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
• Tragrohr als Kofferdam ausgeführt, Entwässerung durch Druckluft
• Rammung erfolgt nur oberhalb derWasseroberfläche
• Höherer Materialbedarf, daKofferdämme Bestandteil derGründungsstruktur sind und bis überdie Wasseroberfläche reichen
• Konzeptstadium, bisher keineSchallmessungen
Pfahl-in-Pfahl Rammung (Pile-in-Pipe Piling)
Overdick GmbH & Co. KG, Hamburg
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
2. Schallminderungsverfahren
bei Impulsrammungen
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
• Beruht auf dem selben Prinzip wieder Blasenschleier, elastische Ballonserlauben definierte Anordnung und Größe
->Vortrag Karl-Heinz Elmer
Hydroschalldämpfer (HSD)
Betke 2008
Elmer et al. 2011
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
2. Schallminderungsverfahren
bei Impulsrammungen
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
• Nur in Kombination mitImpulsrammung
• Schallpegel gegenüberImpulsrammung um 15 - 20 dB reduziert
• Bei alpha ventus: GemessenerBreitband-Summenpegel von 142 dB in 750 m Entfernung
• Hochfrequente Obertöne
• Reduzierte Schlagzahl verringertAusdehnung der Wirkzonen und Einwirkzeit der nachfolgendenImpulsrammung für Meerestiere
Einrütteln mit Vibrationsrammen
ISD et al. 2007a (flexural oscillation of pile)
ITAP 2010 (alpha ventus)
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
3. Alternative Gründungsvarianten
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
• Große sedimentgefüllte Betonblöcke, die durchEigengewicht im Boden verankert sind
� Stand der Technik bis etwa 20 m Wassertiefe (z.B. Nysted/DK, Lillgrund/S, Thornton Bank/B), fürgrößere Tiefen im Versuchsstadium
�Vortrag Holger Wahrmund
Schwergewichtsfundamente
Thomsen et al. 2007
(Nysted vs. Thornton Bank)
Vattenfall 2008 (Lillgrund)
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
3. Alternative Gründungsvarianten
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
• Nach unten geöffneter Stahlcaisson wird mitSaugpumpen in den Meeresboden eingesogen
• Stand der Technik bei Öl- und Gasplattformen
• Für Windenergieanlagen im Versuchsstadium
-> Vortrag Ekkehard Overdick
Bucketfundamente
Overdick GmbH & Co.KGIbsen et al. 2005 (Frederikshavn)
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
3. Alternative Gründungsvarianten
SPT Offshore, Woerden, NL
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
• Vertikalbohrung mit Tunnelbohrmaschinen
• Zwei verschiedene Konzepte: Vollschnittmaschine(Ballast Nedam) und Teilschnittmaschine(Herrenkecht & Hochtief Solutions)
• Im Versuchsstadium
-> Vortrag Christof Gipperich
-> beide Systeme mit Informationsständen vertreten
Gebohrte Fundamente
Van de Brug 2011
Gipperich (2011)
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
3. Alternative Gründungsvarianten
Ahrens & Wiegand (2009)
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
• Unterschiedliche verankerte Schwimmkonstruktionen(SPAR Boje, ballaststabilisierteHalbtaucherkonstruktion, tension leg Plattform)
• Eine für geringe Wassertiefen optimierte Konstruktionist das GICON-SOF (schwimmendes Offshore Fundament)
� Stand der Technik bei Tiefsee-Öl- und Gasplattformen
�Pilotstadium bei WEA mit Full Scale Prototyp erreicht(HYWIND (N 2009), WindFloat (P 2011)) oder in Kürzeerreicht: GICON/IfAÖ planen mit finanziellen Unterstützung des Landes Mecklenburg-Vorpommern bis 2014 den Bau eines Funktionsmusters des GICON-SOF im Maßstab 1:1 in den Küstengewässen von Mecklenburg-Vorpommern
Schwimmfundamente
GICON GmbH, RostockSchallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
3. Alternative Gründungsvarianten
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
• Fortschrittliche Entwicklungen in der Schallschutztechnologie in den letztenJahren
• Bisherige Schallmessungen haben gezeigt, dass eine Schallminderung von 10 bis 20 dB (SEL, Breitband-Summenpegel) möglich ist; Stand der Technik: Großer Blasenschleier
• Schallminderungswerte können jedoch nicht garantiert werden
• Schallminderungsverfahren und alternative Gründungsverfahren sind noch in der (Weiter-)Entwicklung; Optimierungsmöglichkeiten vorhanden
• Die Einhaltung des Lärmschutzwertes ist in vielen Fällen technisch möglich.
• Es ist besser, Lärm zu vermeiden als ihn zu verringern, so dass alternativenGründungsmethoden eine besondere Bedeutung zukommt.
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
4. Fazit und Ausblick
Zwischen Naturschutz und Energiewende: Herausforderung Schallschutz beim Bau von Offshore-Windparks, Berlin 25.-26.9.2012
http://www.bfn.de/habitatmare/de/downloads/berichte/BfN-Studie_Bauschallminderung_Juli-2011.pdf
Aktualisierung und englische Fassung voraussichtlich Anfang 2013 verfügbar
Nutzen Sie die Informationen der Aussteller im Foyer!
Schallminimierung beim Bau von Offshore Windparks
4. Fazit und Ausblick