Fundamentierung und Gründungsvarianten für Offshore-Windkraftanlagen I

In den beiden folgenden Artikeln sollen verschiedene Fundamentierungs- und Gründungsvarianten für Windkraftanlagen vorgestellt werden, die im Offshore-Bereich zum Einsatz kommen können.

Im traditionellen Offshore-Bereich, also im Rahmen der Erdöl- und Erdgasgewinnung auf hoher See, stellen Dreibeingrundierungen, die sogenannten Tripods oder Tripoden, sowie Gitterkonstruktionen, die im allgemeinen Sprachgebrauch auch als Jackets bezeichnet werden, übliche Fundamentierungskonzepte dar. Allerdings kamen JacketGründungen bei bisherigen Offshore-Windenergieprojekten noch nicht zur übermäßigen Anwendung, wobei jedoch bereits jetzt absehbar ist, dass sie bei der Grundierung von Anlagen im Bereich der Offshore-Windenergienutzung voraussichtlich weniger Berücksichtigung finden werden als zum Beispiel klassische Monopiles (Stahlpfähle).

Ein praktisches Beispiel für den Einsatz von Jacket-Fundamenten wird jedoch der noch in Planung befindliche Offshore-Windpark „Baltic 2“ in der Ostsee sein. Verbreitete Anwendung werden neben Einpfahlgründungen auch Tripod-Konstruktionen erfahren, die beispielsweise in Bremerhaven und Cuxhaven gefertigt und von dort aus auf sogenannten Errichterschiffen direkt zum Standort der Windenergieanlagen auf See transportiert werden.

Bislang wurden überwiegend bodenmontierte Tragkonstruktionen des auf Schwerkraft basierenden Typs in den drei dänischen Windparks „Vindeby“, „Tunø Knob“ und „Middelgrunden“ sowie Einpfahlgründungen in den Offshore-Projekten „Horns Rev 1“ (Dänemark), „Bockstigen“, „Utgrunden 1“ (beide Schweden) und „Blyth Harbour“ (Großbritannien) verwendet. Eine diesbezügliche technische Optimierung von Fundamentkonzepten kann unter anderem auf der Grundlage der noch vorzustellenden Randbedingungen, die unmittelbaren Einfluss auf die maritimen Gründungssysteme für Windkraftanlagen im Offshore-Bereich haben, erfolgen.

Zunächst sollen jedoch überblicksartig die einzelnen, für die Offshore-Anwendung in Frage kommenden Grundierungsvarianten vorgestellt werden, wobei vor allem das Gewicht und die Nabenhöhe der Windenergieanlagen sowie die damit verbundenen statischen und dynamischen Lasten einen signifikanten Einfluss auf die Ausgestaltung und Konstruktion des Fundaments haben.

Ferner müssen die Verbindungsstücke zwischen Fundament und Turm so ausgelegt sein, dass eventuell schief eingebrachte Fundamente gegebenenfalls im Nachhinein noch in geeigneter Weise ausgeglichen bzw. korrigiert werden können. Eine weitere wesentliche Einflusskomponente auf den Gründungstyp ist von den spezifischen Standorteigenschaften zu erwarten. Zu diesem Bereich gehören beispielsweise die Beschaffenheit des Meeresbodens, der Wellen- und Eisgang, die am Standort vorherrschenden Windverhältnisse und die Temperatur oder auch der Salzgehalt des Wassers und der Luft. Einige dieser Aspekte sollen auch im Rahmen der folgenden Artikel immer wieder aufgegriffen und diskutiert werden.