WEBER, Klaus (Langenwasen 51, Balingen, 72366, DE)
| Ansprüche 1. Produktionsanlage für Offshore-Windenergieanlagen (1) im Hafen oder am Rand eines schiffbaren Gewässers, dadurch gekennzeichnet, dass ein Areal (2) in mehrere Produktionsbereiche (A, B, D) unterteilt ist, wobei ein erster Bereich (A) zur Herstellung von als Flachgründungen (6) gestalteten Fundamenten aus Beton und ein folgender Bereich (B) zur Herstellung von aus Beton bestehenden Maststücken (7) auf den Flachgründungen (6) und ein weiterer Bereich (D) zur Montage jeweils mindestens eines Mastteils (16) auf dem Maststück (7) vorgesehen sind, wobei Vorrichtungen zum Verfahren der Flachgründungen (6) zwischen den jeweiligen Bereichen (A, B, D) und ein Kran (15) zum Aufsetzen des Mastteils (16) auf das Maststück (7) vorgesehen sind. 2. Produktionsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich (C) vorgesehen ist, der als Zwischenlager für Flachgründungen (6) mit Maststücken (7) dient. 3. Produktionsanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen zum Verfahren ein System aus Schienen (3, 4, 8) mit darauf verfahrbaren Plattformen umfassen. 4. Produktionsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalungsring (9) zur Herstellung des Maststückes (7) vorgesehen ist. 5. Produktionsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Montagebereich (D) folgend unmittelbar an einem Hafenbecken (5) eine als Lift dienende höhenverstellbare Plattform (17) vorgesehen ist . 6. Verfahren zum Herstellen zumindest einer Baugruppe von Offshore-Windenergieanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Bereich (A) ein als Flachgründung (6) gestaltetes Fundament aus Beton gefertigt wird, danach die Flachgründung (6) in einen Bereich (B) verfahren wird, in welchem auf der Flachgründung (6) ein Maststück (7) aus Beton erzeugt wird, wobei Flachgründung (6) und Maststück (7) einen Unterbau (11) bilden, und anschließend der Unterbau (11) in einen Bereich (D) verfahren wird, in dem mittels eines Krans (15) auf dem Maststück (7) ein aus Stahl bestehendes Mastoberteil aufgesetzt und mit diesem fest verbunden wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Mastspitze des Mastoberteils (16) ein Maschinengehäuse (12) mit Rotor (13) montiert wird. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigung der Flachgründung (6) auf Plattformen erfolgt, die mittels Rollen auf Schienen (3, 4, 8) abgestützt sind und die Flachgründungen (6) auf den Schienen (3, 4, 8) in den jeweils folgenden Bereich der Produktionsanlage verschoben werden. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigung des Maststückes (7) mittels eines Schalungsringes (9) erfolgt . 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigung der Flachgründungen in drei Produktionsschritten erfolgt, da in einem ersten Schritt ein Betonkreuz (IS) mit Stützfüßen (19) gefertigt wird, danach Blöcke (20) aus Beton auf dem Betonkreuz (18) gegossen oder aufgesetzt und befestigt werden und schließlich in einem dritten Schritt eine Deckschicht (21) aufgebracht wird. |
Die Erfindung bezieht sich auf eine Produktionsanlage für Offshore-Windenergieanlagen im Hafen oder am Rand eines schiffbaren Gewässers. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von zumindest einer Baugruppe von Offshore-Windenergieanlagen.
Im Zusammenhang mit Offshore-Windenergieaniagen sind Gründungen bekannt , bei denen Tripods an in den Meeresboden eingerammten Pfählen verankert werden. Diese Technologie ist aber umstritten, da durch den Lärm des Einrammens der Pfähle in den Meeresboden die Meeresfauna im erheblichen Maße belastet bzw. geschädigt wird. Die aus Stahl bestehenden Tripods müssen am Bestimmungsort mit den Pfählen verbunden werden, wofür gute Bedingungen hinsichtlich des Seegangs erforderlich sind.
In der EP 1 691 073 A2 wurde bereits vorgeschlagen, flächenmäßige Gründungen aus Beton vorzusehen, wobei ein aus Betonbalken gefertigtes kreuzförmiges Fundament auf dem Meeresboden abgesetzt wird. Mit einem solchen Fundament wird nicht nur die Umwelt geschont, es kann damit auch eine Kostenreduzierung erreicht werden. Allerdings wird die Installation eines solchen Fundamentes auf dem Meeresboden bei Wellengang stark behindert und ist bei hohem Seegang sogar unmöglich. Damit ist die Errichtung von Offshore- Windenergieanlagen lediglich auf das Sommerhalbjahr beschränkt und auch in dieser Zeit nur bei entsprechend ruhiger See möglich.
Da der Bedarf an erneuerbarer Energie ständig steigt, wird auch in Zukunft die Anzahl von Offshore-Windenergieanlagen erheblich zunehmen. In diesem Zusammenhang wird angestrebt, zumindest eine Baugruppe aus Fundament und Mast, möglichst jedoch die komplette Windenergieanlage an Land zu fertigen, um von den Bedingungen im Offshore-Bereich unabhängig zu sein.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Produktionsanlage für Offshore-Windenergieanlagen zu schaffen, in der eine industrielle Großserienfertigung effizient möglich ist. Außerdem besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren zum Herstellen zumindest einer Baugruppe von Offshore-Windenergieanlagen zu schaffen, durch das eine kostengünstige und flexible Produktion von Baugruppen oder von kompletten Windenergieanlagen erreicht ist.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Produktionsanlage durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 6 gelöst.
Vorteilhaft ist bei der Erfindung, dass auf einfache Weise in mehreren Produktionslinien gleichzeitig Flachgründungen gefertigt und später auch gleichzeitig Maststücke auf den jeweiligen Flachgründungen hergestellt werden können. Je nach Bedarf kann somit flexibel auf die Nachfrage reagiert und die Anzahl der aktiven Produktionslinien angepasst werden. Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass die Baugruppen bzw. komplette Offshore -Windenergieanlagen weitgehend unabhängig von der Witterung hergestellt werden können. Die Baugruppen oder kompletten Anlagen werden an Land gefertigt und als Einheit zum Bestimmungsort transportiert und dort installiert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist in der Produktionsanlage ein Bereich vorgesehen, der als Zwischenlager für Flachgründungen mit Maststück dient . Ein solches Zwischenlager dient als Puffer zwischen der Produktion der Komponenten aus Beton und der weiteren Montage des Mastoberteils und Maschinengehäuses. Der aus Flachgründung und Maststück bestehende Unterbau kann somit jederzeit aus dem Zwischenlager abgerufen und mit dem Mastoberteil und gegebenenfalls dem Maschinengehäuse und Rotor komplettiert werden.
Die Vorrichtungen zum Verfahren der Flachgründungen umfassen vorzugsweise ein System aus Schienen mit darauf verfahrbaren Plattformen, die über Rollen auf Schienen abgestützt sind. Derartige Vorrichtungen können selbst schwere Lasten, deren Gewicht wie im vorliegenden Fall beispielsweise 4000 Tonnen oder mehr betragen kann, mühelos transportieren. Für die Herstellung des MastStückes ist vorzugsweise ein Schalungsring vorgesehen, der in Etappen die jeweiligen Abschnitte des Maststückes produziert. Außerdem ist es zweckmäßig, dass auf den Montagebereich folgend unmittelbar an einem Hafenbecken eine als Lift dienende höhenverstellbare Plattform vorgesehen ist . Diese ermöglicht es, die Baugruppe oder die komplette Windenergieanlage auf einer Sohle des Hafenbeckens abzusetzen, wo sie von einem geeigneten Installationsschiff aufgenommen werden kann.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Fertigung der Flachgründung auf Plattformen, die geeignet sind, die Flachgründungen auf den Schienen in den jeweils folgenden Bereich der Produktionsanlage zu verschieben. Die Flachgründungen verbleiben in jeder der Produktions- oder Lagerstufen auf der jeweiligen Plattform, bis die Baugruppe bzw. die komplette Windenergieanlage von dem Installationsschiff aufgenommen wird.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Produktionsanlage und des Verfahrens zur Herstellung von Offshore-Windenergieanlagen ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert . In der Zeichnung zeigt :
Fig. 1 die schematische Darstellung einer
Produktionsanlage für Offshore- Windenergieanlagen,
Fig. 2 die Produktion von Fundamenten in Form von Flachgründungen,
Fig. 3 die Fertigung eines aus Beton bestehenden MastStückes auf einer Flachgründung,
Fig. 4 die Flachgründung mit dem Maststück in einer
Position zum Aufbau der oberen Mastelemente und des Maschinengehäuses mit einem Rotor,
Fig. 5 die Montage des oberen Mastelementes, Fig. 6 die fertig montierte Windenergieanlage.
In Fig. 1 ist eine Produktionsanlage für Offshore- Windenergieanlagen 1 gezeigt, wobei die Produktionsanlage in Bereiche unterteilt ist, in denen jeweils bestimmte Fertigungsschritte durchgeführt werden. Die Produktionsanlage befindet sich unmittelbar neben einem Hafenbecken 5. Ein Areal 2 der Produktionsanlage ist mit einem System parallel verlaufender Schienen 3 und 4 versehen, zu denen zwei Schienen 8 orthogonal angeordnet sind. Die Schienen 3, 4 und 8 dienen dazu, Flachgründungen 6, die als Fundament für die Offshore-Windenergieanlagen 1 vorgesehen sind, auf dem Areal 2 verfahrbar zu machen. Die Flachgründungen 6, deren Gewicht beispielsweise 4000 Tonnen beträgt, sind mittels Rollen auf den Schienen 3, 4 bzw. 8 abgestützt .
In einem Bereich A werden die Flachgründungen 6 auf mehreren Produktionslinien gleichzeitig produziert, wobei die Flachgründungen 6, wie in Fig. 1 zu sehen, nach rechts bewegt werden in einen Bereich B, in dem auf den Flachgründungen 6 jeweils ein Maststück 7 aus Beton gefertigt wird. Hierzu wird ein Schalungsring 9 eingesetzt, mittels dem beginnend auf der Flachgründung 6 das Maststück 7 in mehreren Etappen oder gleitend kontinuierlich gefertigt wird. Nach Erreichen der gewünschten Höhe des Maststückes 7 wird der Schalungsring 9 von einem Kran 10 aufgenommen und auf den Boden der Produktionsanlage oder ein nächstes Flachgründungskreuz abgelassen. Die Flachgründung 6 und das Maststück 7 bilden einen aus Beton gefertigten Unterbau 11 der Windenergieanlage 1, der in einem Bereich C zwischengelagert wird. Hierzu wird der Unterbau 11 auf den Schienen 8 in Richtung auf das Hafenbecken 5 verschoben, bis die Schienen 4 erreicht sind, auf denen der Unterbau 11 in den Bereich C verfahren wird. Aus diesem Zwischenlager im Bereich C wird der Unterbau 11 in einen Bereich D zur Endmontage gebracht . Im Bereich D werden weitere Komponenten der Windenergieanlagen 1 bereitgehalten, wie beispielsweise Maschinengehäuse 12 mit Rotor 13 und Rotorblättern 14.
Im Endmontagebereich D steht ein hoher Kran 15 zur Verfügung, der auf dem Maststück 7 ein aus Stahl bestehendes Stahloberteil 16 aufstellt, das mit dem Maststück 7 fest verbunden wird. Schließlich wird das Maschinengehäuse 12 auf die Mastspitze des Mastoberteils 16 gesetzt und montiert, wobei der Rotor 13 bereits zum Teil enthalten sein kann und lediglich ein drittes Rotorblatt 14 angebracht werden muss. Damit ist die Windenergieanlage 1 komplett und kann zum Transport bereitgestellt werden. Hierfür ist beispielsweise eine absenkbare Plattform 17 vorgesehen, die die Windenergieanlage 1 mit ihrer Flachgründung 6 auf das Niveau der Sohle des Hafenbeckens 5 absenkt. Statt einer absenkbaren Plattform kann auch eine ins Hafenbecken führende Rampe vorgesehen sein. Dort kann die Windenergieanlage 1 von einem Installationsschiff aufgenommen und an den Bestimmungsort im Offshore-Bereich transportiert werden.
Die Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt des Bereichs A zur Produktion der Flachgründung 6. Hierzu sind auf den Schienen 3 in der Zeichnung nicht gezeigte Plattformen vorgesehen, die während des gesamten Produktionsverfahrens die Anlagenteile tragen. Wie in Fig. 2, links gezeigt ist, wird zunächst ein Betonkreuz 18 gefertigt, an dessen Enden jeweils Stützfüße 19 vorgesehen sind. Im nächsten Produktionsschritt werden - wie in der Mitte von Fig. 2 dargestellt - Blöcke 20 aus Beton auf dem Betonkreuz 18 gegossen oder aufgesetzt und befestigt, wobei die Blöcke 20 als Hohlprofil ausgebildet sein können. Schließlich wird gemäß Darstellung rechts in Fig. 2 zur Bildung der Flachgründung 6 noch eine Deckschicht 21 aufgebracht, durch die die Flachgründungen 6 ein allseits geschlossenes Gebilde darstellen.
In Fig. 3 ist gezeigt, dass in der nächsten Produktionsstufe im Bereich B das Maststück 7 auf der Flachgründung 6 erzeugt wird. Hierzu wird ein Schalungsring 9 benutzt, der zum Gießen des Betons für das Maststück 7 auf der Flachgründung 6 aufgesetzt wird. Nach Verfestigung des jeweiligen Abschnitts des Maststückes 7 wird der Schalungsring 9 von dem Kran 10 weiter angehoben, um den nächsten Abschnitt zu gießen (Kletterschalungsprinzip) . Wenn die vorgegebene Höhe des Maststücks 7 erreicht ist, wird der Schalungsring 9 mittels des Krans 10 abgenommen. Alternativ kann auch eine kontinuierlich arbeitende Gleitschalung, bevorzugt in Kombination mit einem schnell härtenden Beton, vorgesehen werden.
Für die weitere Montage der Windenergieanlage befindet sich gemäß Fig. 4 der aus Flachgründung 6 und Maststück 7 bestehende Unterbau 11 im Bereich D auf den Schienen 8. Zum Aufsetzen der weiteren Komponenten ist der Kran 15 vorgesehen, dessen Höhe ausreicht, um auch das Maschinengehäuse 12 mit dem Rotor 13 zu montieren. Die Fig. 5 zeigt, dass mittels des Krans 15 das aus Stahl bestehende Mastoberteil 16 auf das Maststück 7 gestellt wird, um mit diesem verbunden zu werden. Auch wenn im gezeigten Ausführungsbeispiel nur ein Mastoberteil 16 dargestellt ist, können aus fertigungstechnischen Gründen auch mehrere Mastelemente vorgesehen sein, um die gewünschte Masthöhe zu erreichen. Auf die Mastspitze ist nun noch das Maschinengehäuse 12 mit dem Rotor 13 zu setzen und das Rotorblatt 14 an der Nabe des Rotors 13 zu montieren.
Die Fig. 6 zeigt die fertig montierte Windenergieanlage 1, die komplett zu einem gewünschten Standort im Offshore- Bereich transportiert und dort installiert wird.
Wie vorstehend beschrieben, bietet die Produktionsanlage die Möglichkeit einer industriellen Großserienfertigung von Windenergieanlagen, wobei insbesondere die Fundamente mit hohem Automatisierungsgrad kostengünstig hergestellt werden. Die Fertigungskapazitäten können flexibel an den jeweiligen Bedarf angepasst werden. Ein besonderer Vorteil ist auch durch die Installation des Mastoberteils 16 auf dem Unterbau 11 und die Montage des Maschinengehäuses 12 mit Rotor 13 auf der Mastspitze schon an Land gegeben, da diese Arbeiten unabhängig vom Wetter erfolgen können und gegenüber der konventionellen Bauweise im Offshore-Bereich auch nicht die Risiken bezüglich des Seegangs gegeben sind. Durch die vorliegende Erfindung ist eine wesentlich kostengünstigere und flexiblere Herstellung von kompletten Windenergieanlagen erreicht, wobei nach der Installation am Meeresboden nur noch die Betriebnahme der Turbine erfolgt, alle übrigen Arbeiten können bereits an Land erledigt werden.