DE10308499A1

DE10308499A1 - Offshore-Windenergieanlage

Info

Publication number: DE10308499A1
Application number: DE10308499A
Authority: DE
Inventors: Aloys Wobben
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16
Also published as: WO2004076853A1; AR044750A1

Abstract

Zur Erreichung einer witterungsunabhängigen Wartung von Offshore-Windenergieanlagen wird eine Offshore-Windenergieanlage vorgesehen, welche einen Zugang zum Inneren der Windenergieanlage aufweist, welche sich unterhalb der Wasserlinie befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Offshore-Windenergieanlage. Solche Anlagen sind bereits gebaut worden, vor allem sind aber große Offshore-Windenergieprojekte in Planung, insbesondere in der deutschen Bucht, ca. 20 bis 40km vor der deutschen Küste. Bei solchen geplanten Offshore-Windparks handelt es sich um sehr große Projekte. Auch die einzelnen Offshore-Windenergieanlagen werden eine Leistung aufweisen, die weit über 1,5MW, bevorzugt ca. 3 bis 10MW, beträgt. Viele dieser Offshore-Windprojekte sollen in einer Wassertiefe von mehr als 10m, zum Teil mehr als 30m realisiert werden.
Auch solche Offshore-Windenergieanlagen bedürfen der ständigen Wartung und Pflege.
Es ist diesbezüglich schon der Vorschlag gemacht worden, dass zur Wartung und Pflege das benötigte Personal mittels Hubschrauber auf eine Plattform der Windenergieanlage zu bringen oder eine Landungsbrücke über der Wasserlinie der Windenergieanlage vorzusehen, auf welcher Hubschrauber landen oder an der auch Schiffe anlegen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Konzeption vorzuschlagen, mittels welcher eine zuverlässige Wartung von Offshore-Windenergieanlagen gewährleistet werden kann, insbesondere auch ein zuverlässiger Transport des Service-, Reparatur- und Wartungspersonals durchgeführt werden kann. Dabei sollen die Nachteile bisheriger Lösungen vermieden werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Offshore-Windenergieanlage mit dem Merkmal nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Offshore-Windener-gieanlage unterhalb der Wasserlinie eine Andockstelle für ein Tauchgerät, insbesondere ein U-Boot, aufweist. Eine solche Andockstation sollte bevorzugt so tief unterhalb der Wasserlinie liegen, dass der Wellengang ein ggf. andockendes Tauchgerät nicht beeinflusst und dieses ruhig im Wasser liegt.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Wartung von Offshore-Windenergieanlagen weitestgehend unabhängig von den Wetterverhältnissen ist. Da insbesondere Offshore-Windenergieanlagen in rauer See aufgestellt werden, ist nämlich zu erwarten, dass zu vielen Zeiten im Jahr der Transport von Wartungspersonal zu der Anlage hin oder von dieser weg weder mit einem Hubschrauber noch mit einem Schiff sicher möglich ist.
Auch wenn die Kosten für ein U-Boot oder ein anderes Tauchgerät unter Umständen höher sind als für ein Versorgungsschiff oder einen Hubschrauber, so wird dieser Nachteil jedoch dadurch aufgewogen, dass mit der erfindungsgemäßen Maßnahme zu jeder Zeit eine Versorgung der Offshore-Windenergieanlage möglich ist, was deren Zuverlässigkeit erhöht und letztlich auch die Energieausbeute der Windenergieanlage steigert, denn wenn diese Anlage einmal ausfallen sollte und es über mehrere Tage nicht möglich ist, dass Servicepersonal zu dieser Anlage kommt, sind durchaus beträchtliche Produktionsausfälle zu verzeichnen, was zu Lasten der Rentabilität der Windenergieanlage geht.
Die Andockstation der Windenergieanlage unterhalb der Wasserlinie ist so ausgestattet, dass das Servicepersonal über den bereits üblichen Ausstieg des U-Boots an den Ein/Ausstieg andocken kann, damit das Servicepersonal trocken in das Innere der Windenergieanlage gelangen kann, von wo es sich über einen Aufstieg oder einen Aufzug zu der Stelle innerhalb der Windenergieanlage begeben kann, wo die Inspektion durchgeführt werden muss oder wo eine Reparatur zu erfolgen hat.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend detailliert anhand der Zeichnung beschrieben, dabei zeigt
1 eine Offshore-Windenergieanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
2 eine Offshore-Windenergieanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt eine Offshore-Windenergieanlage mit einem U-Bootanschluss. Im Wesentlichen ist dabei der Teil der Windenergieanlage gezeigt, welcher sich unterhalb der Wasserlinie 2 befindet. Ein Turm 1 einer Windenergieanlage reicht bis zum Meeresboden, wobei die Wassertiefe mehr als 15m beträgt. An dem sich im Wasser befindlichen unteren Teil des Turmes 1 ist eine Schleuse 3 vorgesehen. Mittels dieser Schleuse kann ein U-Boot 4 an den Turm der Windenergieanlage angedockt werden. In 1 ist eine gerade Schleuse gezeigt, mittels der ein Andocken des U-Bootes 4 auf einer horizontalen Ebene erfolgen kann.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Offshore-Windenergieanlage. Wie auch in 1 ist hierbei im Wesentlichen der Teil der Windenergieanlage gezeigt, der sich unterhalb der Wasserlinie 2 befindet.
Die Andockstation 6 kann aus einem vom Turm 1 der Windenergieanlage zunächst horizontal erstreckendes, abgehendes Rohr gebildet werden, welches an seinem freien Ende ein vertikal nach unten gerichtetes Stück aufweist, welches bei Andocken des U-Boots den oberen Ausstieg des U-Boots umfasst. Weiterhin sind bevorzugt Mittel ausgebildet, die das U-Boot dann fixieren, so dass nach Öffnen der Ausstiegschleuse des U-Boots und gegebenenfalls einer weiteren Schleuse der Andockstation das Servicepersonal über die Andockstation in das Innere der Windenergieanlage gelangen kann.
Um ein sicheres Andocken des U-Boots an die Andockstation zu gewährleisten, sind bevorzugt Hilfsmittel ausgebildet, die sowohl mechanischer als auch elektronischer Natur sein können, um das U-Boot (Tauchgerät) an die vorgesehene Andockstation zu führen, die Heranführung unterstützen und dort fixieren.
Eine Alternative zu der beschriebenen Lösung kann auch darin bestehen, dass mehrere Windenergieanlagen eines Offshore-Windparks durch begehbare Tunnel miteinander verbunden sind. Diese begehbaren Tunnel können aus Röhren bestehen, die bevorzugt unterhalb (oder oberhalb) der Wasserlinie liegen und die es ermöglichen, dass das Servicepersonal von einer Offshore-Windenergieanlage zu der anderen gelangt.
Das U-Boot sollte so konzipiert sein, dass es wenigstens zwei bis vier Personen aufnehmen kann, die darüber hinaus unter Umständen notwendiges Werkzeug mit sich führen können, damit kleinere Reparaturen bei der Windenergieanlage sofort vorgenommen werden können, falls entsprechendes Werkzeug oder Ersatzmaterial nicht in der Windenergieanlage selbst vorhanden ist.
Im Bereich der Andockstation unter Wasser ist die Andockstation selbst durch ihre Umgebung mit Leuchtmitteln derart ausgestattet, dass der U-Bootführer auch u.U. mit Sichtkontakt fahren und an der Andockstation anlegen kann.
Weiterhin können akustische wie auch optische oder elektromagnetische Führungshilfen (wie von Automobilen mit Entfernungsmesseinrichtungen bekannt) vorgesehen sein, die das Anlegen an der Andockstation erleichtern.
Die Andockstation kann auch eine Sicherheitsschleuse umfassen, die ein Eindringen von Wasser in die Windenergieanlage verhindert, und dies auch dann, wenn Seewasser in den ersten Bereich der Andockstation gelangen sollte.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Andockstation bzw. die Schleuse auch mit einer Druckkammer verbindbar ist, die u.U. in die Andockstation eingedrungenes Wasser gegen den Wasserdruck des umgebenden Wasser herausdrücken kann.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das gesamte Andocken des U-Boots an die Andockstation automatisch maschinengestützt erfolgt, so dass auch einzelne Schleusenteile automatisch geöffnet werden bzw. geschlossen werden können.
Soweit in der vorliegenden Anmeldung ein Tauchgerät beschrieben ist, so ist damit nicht nur unbedingt ein U-Boot gemeint, sondern es kann auch ein anderes Tauchgerät, z.B. eine Tauchglocke o.dgl. eingesetzt werden, damit Servicepersonal bei einer Offshore-Windenergieanlage über einen Zugang unterhalb der Wasserlinie einsteigen kann.
Der Vorteil einer Tauchglocke kann darin bestehen, dass diese von einem Schiff bzw. von einem Kran eines Schiffes gehalten und über Seile ins Wasser abgelassen werden kann. Darüber hinaus kann die gesamte Energieversorgung für die Tauchglocke einschließlich Versorgung mit Frischluft vom Schiff aus erfolgen, welches dann über entsprechende Kabel bzw. Leitungen mit der Tauchglocke verbunden ist. Bevorzugt ist im Inneren der Tauchglocke ein Überdruck ausgebildet, so dass das Eindringen von Wasser in die Tauchglocke sicher vermieden werden kann. Hängt die Tauchglocke an einem Kran eines Schiffes, so kann die Tauchglocke am gewünschten Ort in das Wasser abgelassen werden. Wenn dann die Tauchglocke auch noch über einen eigenen Hilfsantrieb verfügt, kann das Servicepersonal die Tauchglocke zur Andockstation für die Tauchglocke steuern. Mit der Tauchglocke kann auch größeres Material, z.B. Schaltschränke, Transformatoren usw., die auf dem Schiff gelagert werden, in das Innere der Windenergieanlage transportiert werden. Darüber hinaus ist eine Tauchglocke eine relativ günstige Lösung, die vielfach und sehr sicher einsetzbar ist.
Ist das eingesetzte Tauchgerät eine Tauchglocke und wird die Tauchglocke von einem Ausleger an einem Schiff gehalten, so sollte Sorge dafür getragen werden, dass eventuelle Bewegungen des Schiffes, insbesondere verursacht durch Wellengang, nicht direkt auf die Tauchglocke übertragen werden. Hierzu ist es vorteilhaft, dass der Kranausleger so gelagert ist, dass die durch Schwankungen des Schiffes verursachten Bewegungen weitestgehend oder vollständig ausgeglichen werden.
Alternativ können Befestigungsmittel auf dem Meeresgrund vorgesehen werden, an die die Tauchglocke 7 befestigt werden kann, z.B. über Halteseile, damit die Tauchglocke dadurch stabilisiert wird und nicht von einer Unterwasserströmung weggetrieben wird.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung der Erfindung ist die beschriebene Lösung mit Rohren, die die einzelnen Windenergieanlagen unterhalb der Wasserlinie untereinander verbinden. Diese Rohre sind ebenfalls in das Wasser abgetaucht.
Ferner kann die in 1 gezeigte Schleuse 3 derart dimensioniert werden, dass auch große Teile, wie beispielsweise ein Transformator, trocken über diese Schleuse in das Innere des Turmes 1 der Windenergieanlage transportiert werden können.
An der Schleuse 3, 6 kann ferner ein Anschluss vorgesehen werden, über den die Energieversorgung des U-Bootes 4 oder der Tauchglocke 7 gespeist wird. Vorzugsweise kann dabei der Verbrauch der elektrischen Energie des U-Bootes 4 und der Tauchglocke 7 aus der von der Windenergieanlage erzeugten Energie gedeckt werden. Beim Andocken des U-Bootes 4 oder der Tauchglocke 7 an die Schleuse 3, 6 kann die Verbindung zu diesem Anschluss manuell oder automatisch hergestellt werden. Während das U-Boot 4 oder die Tauchglocke 7 an der Schleuse 3, 6 angedockt ist, können die elektrischen Speicher, d.h. die Akkumulatoren des U-Bootes bzw. der Tauchglocke geladen werden. Dafür kann natürlich ein eigener Wechselrichter zur Verfügung gestellt werden. Alternativ dazu kann der Standardwechselrichter der Windenergieanlage in einen entsprechenden Lade- oder U-Boot-Modus umgeschaltet werden.
Des weiteren weist die Schleuse 3, 6 einen weiteren Anschluss auf, welcher der Sauerstoffversorgung des U-Bootes 4 oder der Tauchglocke dient. Hierbei kann der sich im Volumen im Inneren des Turmes befindliche Sauerstoff verwendet werden. Optional können geeignete Filter für die Sauerstoffversorgung des U-Bootes 4 oder der Tauchglocke vorgesehen werden. Der Einsatz von Filtern gestaltet sich zum einen vorteilhaft, da bei Offshore-Anlagen ein Luftaustausch (mit salzhaltiger und feuchter Seeluft) vermieden werden soll und andererseits nicht zweifelsfrei sicher ist, dass sich im Inneren des Turmes keine Schadstoffe in der Luft befinden, welche beispielsweise durch einen Brand in der Windenergieanlage entstanden sein könnten. Eine weitere Alternative für die Sauerstoffversorgung des U-Bootes 4 oder der Tauchglocke kann durch einen eigenen Strömungskanal erfolgen. Vorzugsweise mündet dieser Strömungskanal weit oberhalb der Wasserlinie ins Freie und ist dabei ferner gegen das Innere der Windenergieanlage vollständig luft- und wasserdicht ausgestaltet, damit, wie vorstehend angeführt, keine salzhaltige und feuchte Seeluft ins Innere der Windenergieanlage eindringen kann. Somit könnte Frischluft von außerhalb der Windenergieanlage durch dieses Rohr dem U-Boot 4 bzw. der Tauchglocke 7 zugefügt werden.
Selbst für den Fall, dass ein Aufenthalt innerhalb der Windenergieanlage nicht mehr möglich ist und das Andocken an der Windenergieanlage ebenfalls nicht mehr möglich ist, kann somit eine Energie- und/oder Sauerstoffversorgung für die Besatzung des U-Bootes 4 bzw. der Tauchglocke 7 aufrechterhalten werden.
Ferner kann die äußere Tür der Schleuse 3, 6 hinter einem Vorsprung angebracht werden. Dieser Vorsprung sollte dabei einen dicken, flachen Flansch ohne Bohrungen darstellen. Sollten sich hieran Muscheln oder Ähnliches angesiedelt haben, können diese zunächst durch ein entsprechendes Gerät abgeschält werden. Nachfolgend greift eine Klammer über den Flansch und verspannt dann die Turm- mit der U-Boot-Schleuse bzw. der Tauchglockenschleuse. Diese Vorrichtung kann beispielsweise an dem U-Boot oder der Tauchglocke angebracht werden.
Die erfindungsgemäße Offshore-Windenergieanlage mit der entsprechenden Schleuse für ein U-Boot oder eine Tauchglocke ist, wie vorstehend bereits angeführt, durch ein U-Boot auch dann trocken zu erreichen, wenn der Wellengang zu groß ist für ein Schiff und die Windgeschwindigkeiten zu groß sind für einen Hubschrauber. Ein Zugang zu der Offshore-Windenergieanlage ist mittels des U-Bootes sowie der entsprechenden Schleuse an der Windenergieanlage auch dann noch möglich, wenn Eisschollen oder sogar eine geschlossene Eisdecke um die Windenergieanlage herum vorhanden sind.
Die Offshore-Windenergieanlage ist natürlich auch in anderen als der beschriebenen Wassertiefe einsetzbar. Mittels der Schleusen bzw. der Andockstationen 3, 6 können sowohl Servicepersonal als auch Werkzeug und Ersatzteile sicher und vor allem trocken in die Windenergieanlage gebracht werden. Dies ist insbesondere bei dem Werkzeug oder den Ersatzteilen sehr wichtig, um eine Beeinträchtigung durch Kontakt mit Salzwasser zu vermeiden.

Claims

Offshore-Windenergieanlage mit einem Zugang zum Inneren der Windenergieanlage, welcher unterhalb der Wasserlinie liegt.
Offshore-Windenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugang eine Andockstation für ein Tauchgerät oder ein U-Boot darstellt.
Offshore-Windenergieanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugang oder die Andockstation wenigstens 3m, bevorzugt 5 bis 10m unterhalb der Wasserlinie angeordnet ist.
Offshore-Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockstelle so ausgebildet ist, dass bei Andocken eines U-Boots Personen aus dem Inneren des U-Boots über den U-Boot-Ausstieg vertikal über dem U-Boot aussteigen und in einen Gang einsteigen können, welcher in das Innere der Windenergieanlage reicht.
Offshore-Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockstelle eine Schleuse aufweist, welche mit einem üblichen Ausstieg eines U-Boots oder anderen Tauchgeräts koppelbar ist, und dass die Schleuse mit dem Inneren des Turms der Offshore-Windenergieanlage verbunden ist.
Verwendung eines U-Boots oder anderen Tauchgeräts zum Transport von Service- und Wartungspersonal sowie Werkzeug und Ersatzteilen zu und von einer Offshore-Windenergieanlage.