Die Offshore-Fundamentierung von Monopiles I

In den folgenden Artikeln soll nun die Fundamentierung von Monopiles, also Einpfahlgründungen, beschrieben werden, deren schematische Darstellung in der Abbildung „Fundamenttypen für Offshore-Windenergieanlagen“ im Beitrag „Überblick über offshore-relevante Grundierungstypen“ im zweiten Teilbild von links zu sehen ist.

Pfahlgründungen allgemein stellen insgesamt gesehen die häufigste in der klassischen Offshore-Industrie in Form der Erdöl- und Erdgasgewinnung auf See eingesetzte Gründungstechnik dar. Dabei werden im Verbund mehrere einfache Stahlröhren als Gründungspfähle in den Seeboden getrieben, die über die jeweiligen, den standortbedingten Erfordernissen angepassten Dimensionen verfügen. Dies geschieht auf mechanischem Wege durch Rammen, Einrütteln oder Bohren. Die Gründungspfähle werden meist durch eine Öse in der am Seeboden zu verankernden Struktur getrieben und ermöglichen weiterhin die Übertragung lateraler und axialer Kräfte, so zum Beispiel auch von auftretenden Zug- und Druckkräften, in den Seeboden.

In Anlehnung bzw. Weiterentwicklung dieser Gründungstechnik bietet sich die Option eines einzigen Gründungspfahles, des sogenannten Monopile (wörtl.: „ein-Pfahl“) an, der den eigentlichen Windanlagenturm quasi bis zum Seeboden fortsetzt, wobei diese Art von Fundament für Gebiete bzw. Seebette mit sehr vielen oder großen Felsbrocken grundsätzlich nicht geeignet ist. Wenn man während des Eintreibens des Pfahls dennoch auf einen solchen trifft, so wird bis zu ihm hinuntergebohrt, und der Brocken in der Folge gesprengt.

Ein entscheidender Vorteil dieser Fundamentierungsart ist, dass – einen entsprechend geeigneten Standort vorausgesetzt – keinerlei umfangreiche Vorbereitungsarbeiten im bzw. am betroffenen Seebett erforderlich sind. Die maximale Wassertiefe für den Einsatz von Monopiles wird derzeit mit etwa 20 m angegeben (vgl. Art. „Überblick über offshore-relevante Grundierungstypen“), wobei die bewährten Eindringtiefen in den Seeboden bei ca. 18 bis 25 m liegen.

Beide Elemente, Turm und Gründungspfahl, werden bei der Konstruktion auf See durch ein geeignetes Zwischenstück verbunden, welches neben der Verbindungsfunktion darüber hinaus auch etwaige Schieflagen des Gründungspfahles nachträglich zu korrigieren erlaubt. Monopiles haben einen mittleren Durchmesser von etwa 4 bis 6 m und erreichen in Abhängigkeit von der Anlagengröße des Windkraftkonverters und der Entwurfsphilosophie für die Gesamttragkonstruktion ein durchschnittliches Eigengewicht von ca. 200 bis 700 t.