Projekt: Forscher optimieren Bau von Offshore-Tragstrukturen

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Hannover – Die Zeitfenster für den Bau von Offshore-Windparks sind stark witterungsabhängig. Ein neues Forschungsprojekt könnte bei der Park-Errichtung zu längeren Einsatzzeiten der teuren Spezialschiffe führen und deren Wirtschaftlichkeit steigern.

Wissenschaftler der Leibnitz Universität Hannover untersuchen derzeit gemeinsam mit weiteren Projektpartnern das Aushärteverhalten von Beton im Zuge der Errichtung von Offshore-Windparks. Neben Erkenntnissen über die zeitliche und wirtschaftliche Optimierung der Offshore-Errichtungsarbeiten gehen die Wissenschaftler davon aus, neue Erkenntnisse über die Lebensdauer des verwendeten Betons gewinnen zu können.

Folgen der Wellenbewegungen für Eigenschaften des Betons unklar
Auf die Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen und Plattformen wirken kontinuierlich Kräfte von Wind und Wellen ein. Besonders in der Installationsphase, in der die Tragstruktur mit den in den Meeresboden gerammten Gründungspfählen verbunden wird, kann starker Seegang zu einem großen Problem werden. Dies gilt insbesondere für die Phase, wenn der Beton aushärtet, mit dem die Gründungspfähle und die darauf aufgesetzten Tragstrukturen verbunden werden.

Um eine Verbindung zwischen den Pfählen und der Tragstruktur zu erreichen, werden zwei Rohre mit unterschiedlichem Durchmesser ineinandergesteckt und ihr Zwischenraum mit einem feinkörnigen Beton, dem Grout, vergossen. Dieses Grout-Material benötigt bis zu 24 Stunden, um auszuhärten und seine Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften auszubilden. Wellenbewegungen können den Prozess in dieser Phase jedoch stören. Wie stark und mit welchen Auswirkungen die Eigenschaften des Betons durch Wellenbewegungen beeinträchtigt werden, soll jetzt in einem Verbundforschungsvorhaben der Leibniz Universität Hannover (LUH) untersucht werden.

Künftig längere Einsatzzeiten von Spezialschiffen möglich
Um zu untersuchen, welche Auswirkungen die Wellenbewegungen in der frühen Bauphase (das so genannte Early-Age-Movement) auf die mechanischen Eigenschaften des Betons haben, wurde an der Uni Hannover das Forschungsprojekt Gream initiiert. Neben dem Institut für Stahlbau (Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann) sind von der Uni Hannover das Testzentrum Tragstrukturen Hannover und das Institut für Baustoffe (Leitung: Prof. Dr.-Ing. Ludger Lohaus) an dem dreijährigen Forschungsprojekt beteiligt, das vom Bundeswirtschaftsministerium mit mehr als 1,5 Mio. Euro gefördert wird. Zum Forschungskonsortium gehören zudem Projektpartner aus der Industrie sowie die Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM).

Für das Projekt haben die Wissenschaftler Versuchsstände entwickelt, mit denen reale Seegangsszenarien im Labor simuliert werden können. Über die bis zu 2,5 m hohen Apparaturen werden in den kommenden Jahren Daten für die numerische Simulation von Offshore-Tragstrukturen erfasst. Die Erkenntnisse sollen in erweiterte Offshore-Richtlinien einfließen.

„Im Moment fahren die Installationsschiffe nur bei „gutem“ Wetter hinaus, weil die Stürme vor allem im Herbst und im Frühjahr zu stark werden“, so Dario Cotardo vom Institut für Baustoffe der LUH. Wenn sich herausstellt, dass der Beton auch bei stärkeren Wellenbewegungen als bislang angenommen ungestört aushärten kann, könnte die Installationsphase u.U. um einige Wochen bis Monate verlängert werden. Die extrem teuren Spezialschiffe könnten wesentlich wirtschaftlicher eingesetzt werden. Auch für die Vorhersage der Lebensdauer der Tragstrukturen ist das Wissen über die Eigenschaften des Betons von großer Bedeutung, so Cotardo weiter.