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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


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


• 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


2. Schallminderungsverfahren

bei Impulsrammungen

Mentrup 2012 (©Trianel GmbH/Lang)

J. Rustemeier et al. / ISD 2010


• 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)



bei Impulsrammungen

Kleiner Blasenschleier (LBC, Little Bubble Curtain)





bei Impulsrammungen

Wilke et al. 2012 (ESRa)

G. Kumbartzky / BARD 2012 (OFT2)


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)


• 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



bei Impulsrammungen


• 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



bei Impulsrammungen

www.riffgat.de


• 2 schallentkoppelte Halbschalen umschließenden Pfahl (4 Stahlwände, 2 Schallabsorber-Kompositfüllungen, 2 Blasenschleier)

-> Vortrag von Bernhard Weyres

Weyres BEKA-Schale



bei Impulsrammungen

Wilke et al. 2012


• Entwässerte Ummantelung einesRammpfahls gewährleistet besteSchallentkopplung

• Pilotstadium

-> Vortrag Kurt Thomsen

Kofferdam

K. Thomsen 2011



bei Impulsrammungen

Caltrans 2007


• 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



bei Impulsrammungen


• 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



bei Impulsrammungen


• 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)




• 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)




• 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)



SPT Offshore, Woerden, NL


• 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)



Ahrens & Wiegand (2009)


• 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



• 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.




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!



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