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Windenergie: On- & Offshore

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Sicher vom Service-Boot in die Gondel

Text: Alexander Heitmann und Björn Kramer, TÜV SÜD Industrie Service
Raue See, starke Winde und schwingende Türme – bei Offshore-Windenergieanlagen sind die Installations-, Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten bisweilen schwierig und mitunter auch gefährlich. Eine durchgängige Planung der Logistikkette kann die Arbeitssicherheit erhöhen und gleichzeitig dazu beitragen, die Gesamtbetriebskosten zu senken.

Auf den ersten Blick scheinen die Bedingungen ähnlich: Sowohl an Land als auch weit draußen vor der Küste müssen Arbeiter und Material rund 90 Höhenmeter überwinden, um bei Installations-, Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten in die Gondel einer Windenergieanlage zu gelangen. Die Anlagen sind dazu mit modernen Hebe- und Fördersystemen ausgestattet, um Lasten innerhalb der Anlage zu transportieren.

Doch auf hoher See bergen die Umgebungsbedingungen und die Arbeitssituationen spezifische Risiken. Daraus resultieren besondere Anforderungen an die Komponenten und die Arbeitssicherheit. So müssen zum Teil äußerst schwere Lasten sicher vom Service-Boot bis in die Gondel transportiert werden. Auch wenn sich das Boot bei starkem Wellengang schnell auf- und ab bewegt, die Lasten am Kranhaken pendeln und die gesamte Turmkonstruktion im Wind schwingt, müssen die Arbeiter beispielsweise einen rund 600 Kilogramm schweren Hydraulikzylinder heben und transportieren können.

Lasten pendeln im Wind

Die Aufgabe ist nicht ungefährlich, denn bei diesen Bedingungen sind unbeabsichtigte Stöße und Quetschungen wahrscheinlich. Erschwerend kommt hinzu, dass für die Arbeiter ein sicherer Stand oft nicht gewährleistet ist, der nach den Unfallverhütungsvorschriften bereits für das Heben leichterer Lasten bis maximal 25 Kilogramm gefordert wird. Indes verringern Maßnahmen, die den Transportprozess optimieren und sicheres Arbeiten fördern, gleichzeitig den Zeitaufwand für die Wartungs- und Reparaturarbeiten. Das ist vor allem Offshore ein wichtiger Aspekt. Denn sind die Anlagen für längere Zeit nicht verfügbar, ist das aufgrund der hohen Windstärken und Erträge der Anlagen mit deutlich höheren wirtschaftlichen Einbußen verbunden als an Land.

Zudem sind auch die Kosten für Wartung und Instandhaltung vergleichsweise hoch: Nach Angaben vom Bundesverband Windenergie entfallen auf den Bereich Service und Wartung von Offshore-Windenergieanlagen rund ein Viertel der Gesamtbetriebskosten [1]. An Land liegen diese Ausgaben dagegen nur im niedrigen einstelligen Prozentbereich.

Optimierte und effiziente anlageninterne Transportprozesse können helfen, diese Kosten offshore zu reduzieren, indem sie die Wartungs- und Reparaturarbeiten an der Anlage beschleunigen. In der gleichen Zeit können die Teams dadurch mehr Arbeit erledigen und die Anlagen schneller wieder in Betrieb nehmen. Auch sinkt das Risiko für fehlgeschlagene Wartungsarbeiten, beispielsweise weil ein Ersatzteil nicht beim ersten Versuch an den Zielort befördert werden kann.

Nicht zuletzt können die Service-Boote effektiver genutzt werden und die Teams schneller an ihren Einsatzort gelangen. Die kostenintensiven Zeiträume, in denen das Boot an einer Anlage festgemacht ist, werden verkürzt. Dieser Punkt ist wichtig, weil die Offshore-Windparks nicht zu jeder Zeit sicher angesteuert werden können. Bei widrigen Witterungsbedingungen sind die Zeitfenster für die Einsätze oft sehr klein. Für einen küstennahen Standort in Dänemark gibt die Deutsche Energie-Agentur in ihrer Netzstudie II eine Erreichbarkeit per Schiff von 65 Prozent an [2]. Bei küstenferneren Standorten kann dieser Wert zum Teil deutlich niedriger liegen.

Zeit ist Geld ist Energieertrag

Gleichzeitig kann auch das Sicherheitsniveau gesteigert werden. Von den installierten Hebezeugen, Service-Liften und Leitern selbst gehen zwar keine Gefahren aus, da sie durchweg dem Stand der Technik entsprechen. Doch die Erfahrung in der Praxis hat gezeigt, dass bei der Planung die im Vergleich zu Onshore veränderten Rahmenbedingungen zum Teil nicht ausreichend bedacht wurden.

Ein höheres Gefährdungspotenzial besteht beispielsweise bei den Aufzugsystemen. Die langen Schleppkabel und Versorgungsleitungen hängen im Turm der Offshore-Windenergie­anlagen nicht einfach vertikal herunter, sondern sie folgen seinen Pendelbewegungen im Wind. Dies kann den sicheren Betrieb des Aufzugs gefährden, wenn die Kabel an Bauteilen hängen bleiben. Die Pendelbewegungen haben auch Einfluss auf die Laufkatzen der Hebezeuge und Kräne: Fehlen geeignete Brems- und Feststellmechanismen, können sich diese durch die auftretenden Beschleunigungskräfte auf den Führungsschienen von selbst in Bewegung setzen und die Arbeiter gefährden.

Die Offshore-Technik ist vergleichsweise jung, so dass solche sicherheitsrelevanten Aspekte erst im Betrieb der ersten Anlagen offensichtlich wurden. Es hat sich dabei gezeigt, dass bereits in der Planungsphase eine möglichst reibungs­lose, durchgehende Transportkette vom Boot bis in die Gondel angestrebt werden sollte. Denn vielfach ist diese Kette schon zu Beginn am Turmsockel unterbrochen – zum Beispiel, wenn der Kranausleger an der Basis nicht den gesamten Weg bis zum Eingang des Turms überbrückt und belastbare, gekennzeichnete Anschlagpunkte für die Lastübergabe fehlen. Gibt es keine geeigneten, standardisierten Lösungen, dann müssen die Arbeiter meist mit den begrenzt verfügbaren Mitteln improvisieren. Der hohe Zeit- und Kostendruck führt zu teils riskanten Manövern, um die Lasten von Hand zu bewegen. Besonders gefährlich sind solch improvisierte Arbeiten in der Gondel, da dort die Platzverhältnisse sehr beengt sind und starke Pendelbewegungen des Turms einen sicheren Stand erheblich erschweren.

Erfahrungen in Planungen integrieren

Viele dieser Aspekte wurden als „lessons learned“ von den Herstellern, Zulieferern, Betreibern und Behörden in den aktuellen Planungen aufgegriffen. Doch nach wie vor leisten alle Beteiligten Pionierarbeit. Es gilt, bestehende Standards regelmäßig auf ihre Offshore-Tauglichkeit zu prüfen und kontinuierlich weiterzuentwickeln. Auch ausgereifte und beim Einsatz auf dem Festland bewährte Technik muss an die Verhältnisse auf See adaptiert und verbessert werden.

Eine weitere Herausforderung ist es zum Beispiel, den Einfluss der aggressiven salzhaltigen Meeresluft beim Korrosionsschutz zu berücksichtigen, um die Sicherheit der Hebezeuge und ihrer Komponenten dauerhaft zu gewährleisten, etwa für Getriebe und Bremsen.

Striktere Standards existieren im Schiffbau und in der Öl- und Gasbranche, die bereits über viele Jahrzehnte Erfahrungen im Offshore-Betrieb gesammelt haben. Eine unveränderte Übernahme dieser Standards wäre jedoch nicht zielführend, da sie für wesentlich härtere Einsatzbedingungen konzipiert wurden und mit erheblichen Zusatzkosten verbunden sind. Doch vielfach können sie eine gute Ausgangsbasis bilden, um eigene Standards für Offshore-Windenergieanlagen zu entwickeln, die die speziellen, in dieser Form auf dem Festland nicht auftretenden Umgebungs- und Betriebsbedingungen berücksichtigen.

In den vergangenen Jahren hat die Offshore-Wind­energie große technische Fortschritte erzielt und die wichtigsten Herausforderungen auf See gemeistert. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass sich die anlageninternen Transportprozesse bei Installation, Wartung und Instandhaltung noch optimieren und sicherer gestalten lassen. Dazu wäre auch eine verbesserte Kommunikation und Abstimmung der beteiligten Gewerke hilfreich. Viele der sicherheitsrelevanten Aspekte konnten im Betrieb der ersten Offshore-Anlagen bereits identifiziert werden. Nun ist die Zeit reif, sich intensiver mit dem Arbeitsschutz und optimierten Transportprozessen zu befassen. Gefährdungsanalysen können während der Planungsphase helfen, die verschiedenen Komponenten auf den sicheren Off­shore-Betrieb abzustimmen.

Weitere Informationen

[1] www.wind-energie.de/politik/offshore, Abschnitt „Service und Wartung Offshore“

[2] www.dena.de/fileadmin/user_upload/Publikationen/Erneuerbare/Dokumente/Endbericht_dena-Netzstudie_II.PDF

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