Offshore
Forschungsplattform FINO 2,
Standort Kriegers Flak
1. Projekthintergrund
Mit dem Bau und Betrieb von Forschungsplattformen in Nord- und Ostsee (FINO) zur Windenergienutzung sollen wichtige Fortschritte in Forschung und Entwicklung erzielt werden.
Die Forschungsstationen sollen Erkenntnisse zum Bau und Betrieb von Offshore-Windenergieanlagen (Gründungs- strukturen, Blitzintensität, Windlasten, möglicher Energieertrag etc.) liefern.
In 2003 wurde die nördlich von Borkum gelegene Forschungsplattform FINO1 durch die F+Z Baugesellschaft gefertigt und installiert. Der Bau und die Installation der FINO2 fand 40 km nördlich von Rügen statt. Der Standort am Eckpunkt der außerordentlichen Wirtschaftszonen (AWZ) von Deutschland, Dänemark und Schweden befindet sich in unmittelbarer Nähe zu mehreren geplanten Offshore Windparks am Standort „Kriegers Flak“.
2. Projektbeteiligte
Die Forschungsplattform wird finanziert durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) und das Wirtschaftsministerium des Landes Mecklenburg-Vorpommern, beide vertreten durch das Forschungszentrum Jülich GmbH (PTJ). Als Bauherr und Betreiber hat das Schifffahrtsinstitut Warnemünde e.V., Institut an der Hochschule Wismar, die Inros Lackner AG / Rostock mit Ausschreibung, Bauüberwachung und Planung der Baumaßnahme beauftragt.
Im Rahmen einer öffentlichen Ausschreibung erhielt die Arbeitsgemeinschaft F+Z Baugesellschaft mbH / Per Aarsleff A/S (ARGE F+Z/PAA) unter der Technischen Federführung von F+Z den Auftrag zum Bau und Errichtung der Messplattform einschließlich der technischen Ausrüstung im Frühjahr 2006.
3. Baugrundverhältnisse
Der Baugrund an der Ostsee-Lokation mit den Koordinaten 55°00’24,94’’ nördliche Breite und 13°09’15,08’’ östliche Länge ist zunächst gekennzeichnet durch eine ca. 2,60m starke Schicht von Mittelsanden. Diese wird unterlagert durch eine mächtige Geschiebemergelschicht (halbfest bis feste Konsistenz), die in ca. 25m Tiefe unterhalb des Meeresbodens durch eine ca. 4,70m starke Beckentonschicht (steif bis halbfest) unterbrochen ist.
Ab 32,20m unterhalb des Meeresbodens folgt eine verwitterte bis feste Kreide. Die geologischen Verhältnisse sowie die Wassertiefe von 24,50m eignen sich für eine Gründung mit einem Zentralrohr („Monopile“). Die Rammanalyse deutet auf eine schwere Rammung hin.
4. Aufbau des Bauwerks
Die ausgeschriebene Forschungsplattform gliedert sich in die Hauptstrukturen Monopile, Übergangsstück („Transitionpiece“) mit Bootsanleger und Plattformdeck sowie Windmessmast. Die Konstruktion ist durch die Klassifizierungsgesellschaft "Det Norske Veritas" (DNV) zertifiziert.
4.1 Monopile
Das 240to schwere und 50,5m lange Stahlrohr besteht jeweils aus einem zylindrischen Teil am oberen (Durchmesser d=2,70m) und unteren Ende (d=3,40m) sowie einem konischen Zwischenstück. Die Blechdicken variieren zwischen 48 und 64mm. Die Berechnungen ergaben eine erforderliche Eindringtiefe des Monopiles in den Meeresgrund von 25,50m.
4.2 Transitionpiece
Das Transitionpiece unterteilt sich in Zentralrohr, Plattformdeck und Anlegekonstruktion. Das Zentralrohr hat eine Länge von 15m und ein Gewicht von ca. 44to bei einer Blechstärke von 40mm.
Das 12,20x12,20m messende Plattformdeck mit Oberkante auf +10m NN besteht aus einer orthotropen Platte mit zusätzlichen Abstützungen aus Rohrdiagonalen und hat ein Einzelgewicht von ca.80 to.
Auf dem Plattformdeck sind die Einrichtungen und Räumlichekeiten zum Betrieb und Wartung der Plattform angeordnet, wie z.B. diverse Container für Energieerzeugung, wissenschaftlichen Messgeräte, Aufziehvorrichtungen für Bewuchsplatten und Schwenkkran.
Um die Erreichbarkeit der Plattform zu erhöhen ist ein doppelte Bootsanlegerkonstruktion vorgesehen, deren Podest auf +2,5m NN abschließt.
4.3. Gittermast
Der vierseitige Gittermast reicht von +10m NN bis 101,0m NN. Die Struktur ist ein geschweißte Rohrkonstruktion und in 4 Schüssen unterteilt. Der Mast verjüngt sich von 4,50x4,50m auf Höhe des Plattformdecks auf 0,90x0,90m am oberen Ende. Die auf sieben Messebenen verteilten Geräte zur Erfassung von Umweltdaten sind auf schwenkbaren Auslegern montiert. Der Mast hat ein Gesamtgewicht von 57to.
5. Seemontage
5.1 Monopile Installation
Ausgerüstet mit einem Raupenseilbagger HS 895, Hydrohammer IHC S-500, verschiedenen Greifern zur Hindernisbeseitigung, Dekompressionskammer für die Taucher sowie Unterkünften für 20 Mann wurde die Hubinsel "Annegret" der F+Z Baugesellschaft Ende September 2006 zur Montage des Monopiles vom Hafen Rostock und bei ausreichender Wettervorhersage zur Lokation geschleppt.
Aufgrund einer maximal verfügbaren Beinlänge von 52,0m war die Wassertiefe für die Hubinsel einschließlich einzuhaltendem Sicherheitsabstand und "Air Gap" unproblematisch.
Während die Hubinsel sich auf die Lokation mittels Schlepperhilfe, Ankerwinden und DGPS positionierte, wurde im Hafen Mukran der Monopile vom Ponton durch den Schwimmkran "Enak" aufgenommen und in vertikale Transportposition gebracht. Zeitparallel zum Schlepp des Schwimmkrans zur Lokation erfolge von der "Annegret" auseine Aufnahme des Baugrundes mittels Taucherhilfe, um etwaige Hindernisse zu lokalisieren und zu entfernen.
Nach Eintreffen des Schwimmkrans auf der Lokation wurde der Monopile in die hydraulisch verfahrbare Rammführung der "Annegret" eingestellt und ausgerichtet. Der Pfahl wurde geführt mit einem Hydrohammer in den Meeresboden eingebracht. Die erwartete schwere Rammung stellte sich ein, konnte jedoch aufgrund der ausreichenden Reserven des Hammers erfolgreich abgeschlossen werden.
5.2 Fertigung, Ausrüstung und Installation Plattform und Gittermast
Ab Oktober 2006 wurde in Lübeck das Transitionspiece mit Plattformdeck und Schiffsanleger sowie des Gittermastes in 4 Sektionen gefertigt.
Im März 2007 wurde das Plattformdeck mit dem Transitionspiece auf einem Montagegestell zusammengebaut und mit dem ersten Gittermastschuss von Lübeck per Ponton nach Rostock geschleppt, während die erstlichen drei Gittermastsektionen per Lkw nach Rostock gebracht und für weitere Ausrüstung vorbereitet wurden. In Rostock wurden die fertig ausgerüsteten Mess-, Store- und Aggregatecontaioner auf der Plattform montiert, untereinander elektrisch verkabelt sowie die Endmontage der gesamten Tanktechnik und KSS-Anlage durchgeführt.
Parallel zu diesen Arbeiten erfolgte die Endausrüstung des Gittermastes durch die späteren Nutzer. Anfang Juni 2007 fanden umfangreiche Tests aller Geräte und Funktiuonen statt.
Die Hubinsel "Annegret", zwischenzeitlich mit einem Raupenkran Typ Liebherr LR 1280 ausgestattet, übernahm Mitte Juni 2007 die Gittermastsektionen und wurde mit Schlepperhilfe zur Lokation verbracht. Offshore wurden die Vorbereitungen für die Plattformmontage durchgeführt. Der Schwimmkran "Enak" nahm die Plattform vom Gerüst auf und transportierte diese zum Einbauort. Bei passendem Wetter wurde die Plattformsektion auf dem Monopile aufgesetzt, ausgerichtet und vergroutet. 36 Stunden später fand die Montage des Gittermastes auf dem Plattformdeck statt.
Zwischenzeitlich hatte sich die Wetterlage sehr verschlechtert und ein Sturm in Orkanstärke zog auf. Die gesamte Plattform hat diesen ersten Orkan ohne Probleme überstanden. Nach Ablaufen des Sturmes konnte die Endausrüstung durchgeführt werden.
Die Forschungsplattform wurde am 26.06.2007 vertragsmäßig an die Bauherren zur Nutzung übergeben.
