Fundament

Fundament

Fundamente für Onshore Anlagen

Die meisten Fundamente für Anlagen auf dem Festland sind Flachgründungen. Sie bestehen aus Beton und Stahl. Bei weichem Untergrund werden zusätzlich Pfahlgründungen eingesetzt.  Das Fundament sichert die Anlage vor dem Einsinken und vor dem Umfallen. Wenn der Turm nicht abgespannt ist, müssen die Querkräfte der Anlage ebenfalls aufgenommen werden. Die Grundform kann je nach Bauart des Turms beispielsweise achteckig-, kreis- oder kreuzförmig sein. Die Anbindung des Turmes an das Fundament geschieht durch das so genannte Fundamenteinbauteil (FET), wofür es unterschiedliche Konzepte gibt:
Einfachflansch oder Doppelflansch sowie das Köcher- oder Korbsystem.

Fundamente für Offshore- Anlagen

Das Fundament ist neben der Netzanbindung der Teil der Windkraftanlage, der sich am meisten in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht bei Onshore- und Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) unterscheidet.

Offshore-Fundamente können aus Beton sowie aus Stahlpfeilern oder Mehrbeinstrukturen bestehen. Die Erfahrung bei Ölplattformen hat gezeigt, dass die Korrosion im offenen Meer kein Hauptproblem ist und mit elektrischem Korrosionsschutz ein solches Fundament für eine Lebensdauer von 50 Jahren ausgelegt werden kann. Welche Bauart des Offshore Fundamentes gewählt wird, hängt von vielen Faktoren ab. Wassertiefe, Strömung, Wellenhöhe und Eisgefahr sind die wesentlichen.

Schwerkraftgründung (Betonsenkkasten)

Bei Schwerkraftgründungen werden die Anlagen durch das Gewicht des Fundamentes am Meeresboden fixiert. Diese Methode kommt von der Brückenbautechnik: Senkkästen werden an der Küste in einem Trockendock aus Stahl und Beton gebaut, zum Errichtungsstandort per Schiff hinausgezogen und nach dem Absenken auf den Meeresboden mit Kies und Sand gefüllt. Ein Vorteil der Betonsenkkästen ist der große Widerstand bei Eisgang. Nachteile sind die hohen Kosten bei größeren Tiefen.
Die Schwerkraftgründungen sind bisher nur in flachen Gewässern mit niedriger Wassertiefe (< 10 m) erprobt und sind für größere Tiefen unwirtschaftlich.

Einpfahlstruktur (Stahlpfeiler oder Monopile)

Monopile- Konstruktionen aus Stahl sind die einfachste Methode für Offshore- Fundamente. Sie bestehen aus Stahlrohren, die in den Meeresboden eingetrieben werden. Diese Methode ist für die 2 MW bis 3 MW-Klasse in Wassertiefen bis circa 20 Metern und für die 3 MW bis 5 MW-Klasse in Wassertiefen bis ungefhär 15 Metern besonders wirtschaftlich. Sie können relativ einfach und schnell installiert werden. Jedoch werden für die Errichtung schwere Rammgeräte benötigt. Die Rammarbeiten verursachen sehr hohe Lärmemissionen, die vor allem Meeressäuger wie Delphine und Schweinswale erheblich stören und schädigen können. Durch kurzzeitiges Vergrämen der Tiere und Lärmschutzmaßnahmen kann dieses Problem eingeschränkt werden. Bei steinigem Meeresboden sind Monopilekonstruktionen nicht einsetzbar.

Pfahlstruktur mit Dreibein- oder Fachwerkstruktur

Tripod- Quadripod- oder Gitterturmkonstruktionen sind für größere Tiefen (> 20 Meter) und Anlagenleistungen (< 5 MW) erforderlich. Diese Methode wurde vom Bau von Ölbohrplattformen abgeleitet.

Der Turm der Windenergieanlage ist mit einem Stahlrohrrahmen verbunden und verteilt die Kräfte auf mehrere Beine oder einen Gitterturm. Diese können entweder mit einer Pfahlgründung oder mit einer Schwerkraftgründung am Meeresboden verankert werden.

Für die Pfahlgründung können erheblich kleinere Querschnitte als beim Monopile verwendet werden. Dies macht die Rammarbeiten wesentlich einfacher.

Bucket Fundament

Dieses Fundament besteht aus einem nach unten geöffneten Stahlzylinder. Dieser Zylinder wird auf den Meeresboden gesetzt und anschließend leergepumpt. Der so im Inneren des Fundaments erzeugte Unterdruck saugt das Fundament  in den Meeresboden.

Das Bucket-Fundament (bucket – engl.: Eimer) eignet sich nur für homogene Böden. Für das Aufstellen sind keine Rammarbeiten notwendig. Dies macht diese Fundamentbauweise besonders umweltschonend. Nach Ablauf der Lebensdauer der Anlage lässt es sich sehr einfach durch Einpumpen von Luft wieder demontieren.

Schwimmendes Fundament

Für Wassertiefen von mehr als 50 Metern sind Fundamente, die mit dem Meeresboden fest verankert sind, für Windenergieanlagen schwer zu realisieren. Daher liegt der Gedanke nahe, schwimmende Fundamente zu entwickeln.

Ein Schwimmkörper ist über Seile mit dem Meeresboden verankert. In der Ölindustrie gibt es bereits Erfahrungen mit solchen Fundamenten. Im Unterschied dazu wirken beim Einsatz in Offshore-Windparks jedoch wesentlich größere Kräfte auf die schwimmenden Fundamente ein.

Tags: Fundamente, Offshore



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Quelle: www.wind-energie.de/infocenter/technik/konstruktiver-aufbau/fundament