Die Entwicklung eines Offshore-Windparks umfasst in der Regel vier verschiedene Phasen, nämlich Inspektionen vor der Installation, Installation, Betrieb sowie Wartung und Stilllegung. Dies bedeutet, dass die Branche eine Vielzahl von Unterstützungsschiffen benötigt, um die Vielzahl der unterschiedlichenIn den letzten Jahren haben Engpässe bei der Versorgung mit solchen Schiffen den Sektor vor allem aufgrund des Mangels an spezialisierten Schiffen beeinträchtigt, sodass Windparkentwickler sich eher an den Öl- und Gassektor gewandt haben.
Schiffsknappheit verursacht Verzögerungen in der Bauphase und dies war in der Vergangenheit ein regelmäßiges Problem. Zum Beispiel verzögerte sich der Windpark Alpha Ventus wegen solcher Engpässe um ein Jahr, und als ein Schiff bereitgestellt wurde, war es 20-mal größer alsursprünglich geplant war. Der Offshore-Windpark North Hoyle benötigte ein eigenes Turbineninstallationsschiff, die MPI Resolution, dessen Bau sich verzögerte. Das Projekt musste auch Bauschiffe einsetzen, um den Termin einzuhalten, verzögerte sich daher um etwa sechs MonateDas Installationsschiff für das London Array verzögerte sich um drei Monate, was die Anmietung eines zusätzlichen Schiffes erforderte, um den Termin einzuhalten.
Angesichts der Wachstumsrate im Offshore-Windsektor werden bis 2025 voraussichtlich mehr als 5.000 Offshore-Windturbinen in britischen Gewässern in Betrieb sein. Die durchschnittliche Entfernung vom Ufer zum Windpark wird gemäß den Leasingrunden von Crown Estate wahrscheinlich zunehmen., zum Beispiel wird der Offshore-Windpark Dogger Bank in Wassertiefen von bis zu 63 Metern mit einer voraussichtlichen Transitstrecke von 290 Kilometern errichtet, was eine Seefahrt von über 5 Stunden erfordert.
Dies wird wiederum Auswirkungen auf die Operations & Maintenance O&M-Strategien und einen zunehmenden Einfluss auf das Schiffsdesign haben. Schiffe müssen daher in Zukunft langlebiger und effizienter werden und so entwickelt sich der Markt für diese Schiffe ständig weiterEs kann auch zu einer Zeit kommen, in der Windparktechniker wie im Öl- und Gassektor von Standorten in der Nähe des Windparkstandorts aus arbeiten und dort leben müssen.Im Öl- und Gassektor beträgt die Verweildauer an einem solchen Standort normalerweise zweiObwohl die wirtschaftlichste Lösung für den Einsatz in Küstennähe wahrscheinlich eine auf Arbeitsbooten ist, müssen Standorte in tieferen Gewässern weiter von der Küste entfernt durch Unterkunftsmodule oder ein „Mutterschiff“, größere Hilfsschiffe oder Jack-ups unterstützt werden, abhängig von der eingesetzten O&M-Strategie.
Die Entfernung der Windparks von der Küste wird sich daher zwangsläufig auf die Kosten auswirken und aus diesem Grund müssen Windparkbetreiber wettertaugliche Ausrüstung einsetzen.Ganze Konferenzen werden jetzt speziell zum Thema Design von Offshore-Windpark-Unterstützungsschiffen abgehalten.
Zu den wichtigsten Lieferanten von Turbinen- und Fundamentinstallationsschiffen gehören derzeit A2Sea, MPI Offshore, Scaldis Salvage, Seajacks International, Jack-Up Barge, Ballast Nedam, BARD, GeoSea, International Marine Construction und Seaway Heavy Lifting. Die meisten dieser Unternehmen sind entweder ansässigB. in Großbritannien oder den Niederlanden. Zu den Unterwasserkabelinstallationsunternehmen gehören Global Marine Systems, MPI Offshore, Nexans, NKT, Prysmian, Mika, Offshore Marine Management, Peter Madsen Rederi, P&O Maritime Services, Technip Subocean, Visser & Smit Marine Contracting VSMC und Stemat.
Ocean Surveyor [Bildquelle: Geological Survey of Sweden, Flickr]
Vermessungsschiffe
Vermessungsschiffe werden verwendet, um geographische und klimatische Untersuchungen vor dem Bau eines Offshore-Windparks durchzuführen. Das Spektrum der dafür verwendeten Schiffe variiert stark, abhängig von der Tiefe des Meeresbodens und der Entfernung vom Ufer.
Kabelverlegeschiffe
Die Kabelverlegung ist eine der ersten Aufgaben bei der Installation eines Offshore-Windparks. Kabelverlegungsschiffe sind speziell für die Verlegung von Seekabeln konzipiert, die den erzeugten Strom vom Windpark zum Ufer transportieren. 4C Offshore unterhält eine komplette Datenbank mitSolche Schiffe können viele Formen annehmen.Zum Beispiel ist das Van Oords Nexus-Schiff ein neues Design mit einer umfangreichen Deckfläche, die angepasst werden kann, um spezielle Kabelverlegungsausrüstung zu transportieren. Es verfügt über einen Hauptkran mit einer Tragfähigkeit von 100 Tonnen bei15 Meter Reichweite und ein Hilfshubwerk mit einer Tragfähigkeit von 10 Tonnen bei 34 Metern Reichweite. Das Schiff bietet auch Platz für 90 Personen.
Das Standardmerkmal dieser Schiffe ist der Drehtisch oder das Karussell, das das Kabel ohne das Risiko übermäßiger Biegung speichert. Es verfügt auch über Kabelführungsscheiben und Installationsvorrichtungen, einschließlich ferngesteuerter Fahrzeuge ROVs, die zum Grabenaushub verwendet werden. Dies ist einezählt zu den wichtigsten Aufgaben, bei denen es um das Schneiden von 3 Meter tiefen Gräben im Meeresboden zur Verbindung von Stromkabeln geht und ist mit bis zu 80 Prozent der Versicherungsansprüche für Kabelschäden bei der Installation eine der anspruchsvollsten Aufgaben in der Branche.
Diese Schiffe verfügen auch über dynamische Positionsbestimmungssysteme DP, um sie selbst bei den härtesten Wetterbedingungen an Ort und Stelle zu halten.
Installationsgefäße
Diese Schiffe können unterschiedliche Formen annehmen und beinhalten oft eine Reihe von Mehrzweckschiffen, die aufgrund ihres Einsatzes in anderen Sektoren für die Aufgabe nicht optimal geeignet sind. Das heißt, sie werden nur für kurze Zeit angemietetDiese Mehrzweckschiffe MPVs umfassen Hubbargen, die nicht selbstfahrende Plattformen sind, die sich auf auf dem Meeresboden ruhenden Beinen über die Meeresoberfläche heben können. Solche Schiffe bieten Stabilität bei rauen Wetterbedingungen, aber siesind langsam und erfordern Unterstützungsschiffe, um sie zum Standort zu schleppen. Aufbockschiffe arbeiten auf einer ähnlichen Grundlage, außer dass sie über Selbstantriebssysteme verfügen, obwohl sie immer noch durch die Wassertiefe und ihre Mehrzweckfunktion eingeschränkt sind.
Kranschiffe basieren auf großen, auf einem Sockel montierten Kränen, die die Verwendung des Schiffes für jede andere Funktion, wie das Tragen von Ausrüstung, sowie die Begrenzung ihrer Geschwindigkeit verweigern.
Ein Kranschiff im Rotterdamer Hafen[Bildquelle: Frans Berkelaar, Flickr]
In jüngerer Zeit ist beim Bau von Offshore-Windparks der Einsatz eines spezialisierten Windkraftanlagen-Installationsschiff WTIV, eine völlig neue Schiffsklasse, die erst in den letzten Jahren in der Branche auftaucht und Kranschiffe aus dem Öl- und Gassektor ersetzt. Diese Schiffe haben in der Regel einen flachen rechteckigen Rumpf, um eine große Ladung aufnehmen zu könnenund einen großen Kran. Dies erhöht tendenziell den Treibstoff- und Stromverbrauch bei einer maximalen Geschwindigkeit von 10 bis 12 Knoten vom Ufer zur Baustelle. Elektrische Ruderpropeller Thruster oder Voith-Schneider-Propeller werden verwendet, um Antrieb und Positionierung zu steuern unddas Schiff muss während des Ausfahrens von 4-6 Jack-up-Legs stabil in seiner Position bleiben, damit das Schiff fest auf dem Meeresboden steht. Montageingenieure sind in einer mehrstöckigen Struktur am Bug mit einem Helikopter-Landeplatz auf der Oberseite untergebracht.
Die ersten beiden im Sektor eingesetzten WTIVs waren Seemacht und MPI-Auflösung. Beide sind nach zehn Jahren noch im Einsatz.Seemachtist ein umgebauter Frachter, aber MPI-Auflösungwurde 2003 eigens für diesen Job gebaut und ist damit das erste echte WTIV. Von 2003 bis 2009 nutzte die Branche eher gecharterte Schiffe aus dem Öl- und Gassektor, danach begann der spezialisierte WTIV-Bau. Insgesamt waren 25 WTIVs angemeldetDienst von 2009 bis 2014 mit 7 verfügbaren Schiffen im Jahr 2012. Der WTIV-Sektor befindet sich derzeit in einem Änderungsprozess, da deutlich wird, dass die Anforderungen an ihn steigen. Fred Olsen wird die Schwesterschiffe vom Stapel lassen Fettseeschwalbe und mutige Seeschwalbe in Kürze. Diese beiden Schiffe haben Hubstützen, die um 14 Meter verlängert wurden, während der Kran um 10 Meter verlängert wurde. Sie wurden speziell für die dritte Runde des Offshore-Windparkbaus in Großbritannien gebaut.
Wenn WTIVs nicht verfügbar sind, bringen Entwickler oft Schwerlastkranschiffe HLCVs ins Spiel. Diese wurden ursprünglich für andere Zwecke gebaut, eignen sich aber gut für den Windparkbau. Zum Beispiel die Svanen wurde ursprünglich gebaut, um eine große Brücke zu installieren. Sie kann eine Last von 8.700 Tonnen heben und ihre Chartergebühr ist ziemlich günstig, da sie heutzutage selten etwas anderes tut.Diebhat eine Krankapazität von 12.000 Tonnen und ist eines der größten Kranschiffe der Welt. Es wird jedoch selten im Offshore-Windsektor eingesetzt, da es sehr teuer zu chartern ist.
Ein beinstabilisiertes Kranschiff ist eine leichtere Version eines Jack-Ups und ist nur für die Installation kleinerer 2 MW-Turbinen in flachen Gewässern wirklich geeignet. Sie werden in der Branche immer seltener, je weiter sich Windparks entfernenvom Ufer.
Neue Schiffe kommen in den Sektor, die speziell für den Einsatz in rauer See ausgelegt sind, wie der Wind Server, der vom dänischen Offshore-Dienstleister DBB Jack-up Services entwickelt wurde. Dieser wird in einer Wellenhöhe von 2,0-2,5 Metern arbeiten können, während die meisten anderen Schiffe 1,5 Meter lang sind, wodurch das Schiff etwa 320 statt 200 Tage im Jahr fahren kann, was wiederum zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.
Crew Transferschiffe
Crew Transfer Vessels CTVs können mit einer Geschwindigkeit von 25 bis 30 Knoten fahren und werden hauptsächlich für Betriebs- und Wartungsarbeiten verwendet. In den Anfangszeiten des Sektors wurden Schiffe wie Fischerboote und Vermessungsschiffe verwendet, um Techniker zu transportierenOffshore-Windstandorte, aber mit dem Wachstum des Sektors hat sich der Markt für Crew-Transfers stetig weiterentwickelt.
Deutschlands Alpha Ventus-Site ist im Frühjahr und Sommer mit Booten unterstützt und Helikopter im Winter. Die Standortbestimmungen verbieten Fahrten bei einer Wellenhöhe von mehr als 1,5 Metern, aber Helikopter können auch bei relativ starkem Wind eingesetzt werden, obwohl der Einsatz durch schlechte Sicht eingeschränkt sein kann. Helikopter können in der Regel transportierendrei Techniker plus Ausrüstung bei einer Höchstgeschwindigkeit von 245 km/h, im Vergleich zu rund 45 km/h bei CTVs. Neben dem Crew-Transfer werden Hubschrauber für Rettungseinsätze und medizinische Unterstützung eingesetzt. In deutschen Gewässern spielen sie auch eine aktive Rollein der Bauphase. Beim Bau von Meerwind konnte Siemens Wind Power die Transportzeit für den Technikertransport um 80 Prozent reduzieren und Seekrankheit vermeiden. Auch während der Bauphase von Borkum Riffgrund und Nordsee Ost kamen Hubschrauber zum Einsatz.
Arbeitsboote sind eine bewährte Methode, um Zugang zu Offshore-Windstandorten zu erhalten, Hubschrauber weniger. Schiffe sind relativ kostengünstig und können eine große Anzahl von Technikern befördern, aber ihre Reaktionszeiten und Zugangsmöglichkeiten zu Standorten sind durch die Wetterbedingungen begrenzt.Helikopter sind teuer und können nur wenige Techniker befördern, aber sie können schnell reagieren und ihre Leistung wird nicht vom Seegang beeinflusst.Sie werden seit Jahren im Öl- und Gassektor eingesetzt, sind aber neu in der Offshore-WindkraftAus diesem Grund besteht eine gewisse Unsicherheit hinsichtlich ihres möglichen Nutzens in der Branche.Die beiden Modi können sich ergänzen, indem Arbeitsboote für die planmäßige vorbeugende Wartung eingesetzt werden, wenn keine Risiken für die Turbinen und Hubschrauber für dringendere Situationen und für die korrekte Wartung bestehenwelche Reaktionszeit entscheidend ist, um die Ausfallzeiten der Turbine zu reduzieren.
Viele Unternehmen betreiben Katamarane, die Geschwindigkeits- und Gewichtsvorteile gegenüber anderen Schiffstypen haben. Die meisten Katamarane werden aus Aluminium hergestellt, da dies weniger teuer ist als Verbundwerkstoffe. Verbundwerkstoffe sind jedoch leichter und ermöglichen dem Schiff, eine größere Nutzlast zu tragen, wassenkt wiederum die Betriebskosten.Eines der neuesten Designs auf dem Markt ist der EVOC22 Effizienter vielseitiger Offshore-Katamaran, 22 Meter Länge, der von CTruk mit Sitz in Essex im Südosten Englands entwickelt wurde.Das Schiff hat eine Breite von 7,6 Metern, eine Breite von 1,25 .-Meter Tiefgang und verfügt über ein bewegliches Steuerhaus und ein flexibles Deck-Pod-System, das es dem Schiff ermöglicht, von der Beförderung von bis zu 12 Technikern auf 72 Quadratmeter Deckfläche für die Ausrüstung umzuschalten.Das Schiff wird von zwei 800-PS-Turbo-Dieselmotoren angetrieben und trägt 24.000-Liter Kraftstoff.
Small Waterplant Area Twin Hull SWATH-Schiffe sind Katamarane mit einem reduzierten Rumpfquerschnitt an der Meeresoberfläche, wo die Energie der Wellen am stärksten ist. Dies verleiht dem Schiff zusätzliche Stabilität, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten. SWATH-Schiffesind teuer und haben einen höheren Wartungsaufwand.
Unterkunftsschiffe
Diese Schiffe werden wahrscheinlich zunehmend eingesetzt, da Windparks komplexer werden und weiter aufs Meer hinausziehen. Umgebaute Kreuzfahrtfähren werden neben Roll-On/Roll-Off-Fähren eingesetzt. Diese Schiffe können normalerweise bis zu 100 Personen beherbergen und können Konferenz- undTagungsräume, wobei einige der größeren Schiffe auch Schwimmbäder an Bord und Loungebereiche an Bord haben.
DONG Energy nutzt eine Offshore-Unterkunftsplattform für sein Horns Rev 2-Projekt in Dänemark. Die Plattform bietet Platz für 24 Personen und ermöglicht den Zugang zum Transformator des Windparks über eine Gangway. Die Transformatorenplattform bei Global Tech 1 bietet auch Unterkunft für 34 Betriebspersonalals Kran, Hubschrauberlandeplatz und containerisierte Ersatzteile.
Mehrere britische Projekte haben umgebaute Fähren als schwimmende Unterkünfte verwendet. Diese sind in der Nähe des Windparks verankert, wodurch die Transferzeit für CTVs und auch deren Kraftstoffverbrauch reduziert und gleichzeitig die Produktivität erhöht wird.