Schallminderungsmaßnahmen beim Rammen von Offshore-Windenergie-Fundamenten - Stand der Technik und aufstrebende Technologien Sven Koschinski ...

Schallminderungsmaßnahmen beim Rammen von
      Offshore-Windenergie-Fundamenten
     Stand der Technik und aufstrebende Technologien

                    Sven Koschinski
           Meereszoologie, Nehmten/Germany             1

Vorbemerkung

Zunehmender Pegel beim
Rammen von Monopiles
mit steigendem
Durchmesser

Bei zunehmenden                                Lp,pk ≤190 dB
Anlagengrößen
effektiverer Schallschutz                             > 20 dB
erforderlich                                   SEL ≤160 dB

ggf. durch Kombination
mehrerer Verfahren
                                           Quelle: M. Bellmann, itap   2

Überblick

Schallminderung an

Schallquelle     =    Primäre Schallminderung, auch alternative Gründungsvarianten

Schallausbreitung =   Sekundäre Schallminderung

Empfänger             Nicht praktikabel                    Low noise

                                              Fotos: amazon, hamburg.de, OceanCare, doctor garden
                                                                                                    3

Sekundäre Schallminderung
Stand der Technik
        1. Großer Blasenschleier (BBC)
        • Schallminderung bis 15 dBSEL (einzeln, 25 m),
           bis 18 dBSEL (doppelt, 40 m)
        • Stand der Technik bis 8 m Ø und 40 m
           Wassertiefe
        • Immer projektspezifische Anpassungen nötig
        • Kombinierbar mit Hydrosound Damper, IHC
           NMS, primären Verfahren

                                  Foto: Hydrotechnik Lübeck   4

Sekundäre Schallminderung
Stand der Technik
        2. Hydrosound Damper (HSD)
        • Schallminderung 10 - 13 dBSEL (bis 45 m)
        • Stand der Technik bis 8 m Ø und 40 m
           Wassertiefe
        • Immer projektspezifische Anpassungen nötig
        • Kombinierbar mit BBC, IHC NMS, primären
           Verfahren

                                Fotos: K.-H. Elmer OffNoise Solutions   5

Sekundäre Schallminderung
Stand der Technik
        3. IHC Noise Mitigation System
        • Schallminderung 13 - 16 dBSEL (bis 40 m)
        • Stand der Technik bis 8 m Ø und 40 m
           Wassertiefe
        • Immer projektspezifische Anpassungen nötig
        • Kombinierbar mit BBC, IHC NMS, primären
           Verfahren

                                Foto: Ørsted       6

Sekundäre Schallminderung
Aufstrebende Technologien
        Kofferdam
        • Entwässerter Ringspalt um den Pfahl
        • Konstruktionsbedingt hohe Schallminderung
          möglich (Rammung an der Luft)
        • Plattformen BorWin beta & DolWin alpha,
          HelWin alpha cable access tower
        • Versuche mit Monopiles Aarhus Bugt und
          OWP Anholt

                                Foto: K.E. Thomsen    7

Primäre Schallminderung
       Stand der Technik

HiLo Piling

• Höhere Wiederholfrequenz bei geringerer Rammenergie
• Geringe (zusätzliche) Schallminderung
• In Kombination mit BBC, IHC NMS, HSD

                                                        8

Primäre Schallminderung
Aufstrebende Technologien
        BLUE Piling
        • Deutliche Verlängerung der Impulsdauer
          durch Verwendung einer bewegten
          Wassermasse im Hammer
        • Dadurch hohe Schallminderung möglich
        • Materialschonend
        • Kombination mit BBC, IHC NMS, HSD möglich
        • Prototyp BLUE 25M wird derzeit überarbeitet

                                Foto: Fistuca BV    9

Primäre Schallminderung
        Aufstrebende Technologien
                 Vibropiling
                 • Kontinuierliche Schallemission mit geringerem
                   Pegel als Impulsschall beim Rammen,
                   Schallemissionen nicht vergleichbar
                 • Kein Grenzwert für kontinuierlichen Schall
            Ramme
                 • Auswirkungen auf Meerestiere müssen noch
vibro              untersucht werden
                 • Kein Standardverfahren für
                   Standfestigkeitsprüfung
                 • Planung Ø 8 m Monopiles OWP Kaskasi 2021
                                      Foto: Bill Ziadie/APE, Grafik: ITAP 2012 (Riffgat)   10

Alternative schallarme Gründungsvarianten
Stand der Technik
       Bucketfundamente
       • Varianten: Monobucket oder Jacket (SBJ)
       • Für bestimmte Bodenkonstellationen und
         Wassertiefen geeignet
       • Standortspezifisches Engineering erforderlich
       • Vakuumpumpe erzeugt nur geringe Schallpegel
       • Gründungsprozess umkehrbar
       • Stand der Technik bei Plattformen, 32 WEA-SBJ
         offshore installiert, 1 WEA-Monobucket
         nearshore installiert. Stand der Technik erreicht?
                               Abb: Ørsted, Universal Foundation   11

Alternative schallarme Gründungsvarianten
Stand der Technik
        Schwergewichtsfundamente
        • Sehr variables Design für eine Anzahl von
          Anwendungen
        • Neuere Designs für Wassertiefen bis 70 m
        • Kostensparende Gründung ohne Kran möglich
        • In mehreren OWPs in Nord- und Ostsee bis 40
          m Wassertiefe erprobt. Stand der Technik
          erreicht?

                            Abb: Seatower A/S     12

Alternative schallarme Gründungsvarianten
Stand der Technik
        Schwimmfundamente
        • Drei grundlegend unterschiedliche Varianten:
          Halbtaucher, Tension-Leg Platform, SPAR Boje
        • Auch für tiefes Wasser geeignet
        • Variable Verankerung
        • Erfolgreiche Offshore-Erprobung von
          Prototypen unterschiedlicher Bauweise.
        • Erste kommerzielle OWPs im Bau. Stand der
          Technik erreicht?

                             Abb: Principle Power Inc.   13

Alternative schallarme Gründungsvarianten
Aufstrebende Technologien
        Gebohrte Fundamente
        • Kontinuierliche Schallemission mit deutlich
          geringerem Pegel als Impulsschall, nicht
          vergleichbar
        • In Sedimenten Standfestigkeit durch
          beigemischten Beton
        • Erfolgreiche Onshore-Tests unterschiedlicher
          Bohrverfahren für verschiedene
          Pfahldurchmesser und Anwendungen

                             Abb: Bauer Spezialtiefbau GmbH   14

Alternative schallarme Gründungsvarianten
Aufstrebende Technologien
        Gedrückte und geschraubte Fundamente
        • Push-In Piles: vier Mikropiles werden
          abwechselnd hydraulisch in das Sediment
          gedrückt, inkl. Standfestigkeitskontrolle,
          erprobtes Prinzip (onshore)
        • Helical Piles: geringere Einbindetiefe, Nutzung
          von Hebelkräften
        • Im Konzeptstadium

                              Abb: Heerema Marine Contractors   15

Schlussfolgerungen
     • Vielfalt an Schallminderungsverfahren erlaubt effektiven
       Schallschutz unter vielen Standortbedingungen, z. T. Stand
       der Technik erreicht
     • Kombination erlaubt Einhaltung des Grenzwertes bei
       Monopile-Durchmessern von aktuell 8 m
     • Für wachsende Anlagengrößen ist Anpassung bzw.
       Weiterentwicklung nötig
     • Kombinationen primärer und sekundärer
       Minderungsmaßnahmen sind besonders vielversprechend
     • Schallarme Gründungsvarianten sind eine gute Alternative
       zur konventionellen Rammung und benötigen keinen
       zusätzlichen Schallschutz
     • Auswirkungen von kontinuierlichem Schall müssen zur
       Festlegung von Grenzwerten noch erforscht werden
                                    Abb: wie zuvor, Ørsted      16

Erscheint in Kürze auf der Webseite des BfN

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