Bevor die Vergabe neuer Offshore-Windparkcluster in Nord- und Ostsee er-folgt, werden gemäß Windenergie-auf-See-Gesetz (WindSeeG) Voruntersuchungen des Baugrundes durchgeführt.

(WK-intern) – Wichtige Informationen zur Meeresumwelt, dem Baugrund, und den Wind – und ozeanographischen Verhältnissen ermöglichen den Bietern, Bauaufwand und zu erwartenden Ertrag besser abzuschätzen.

In der ersten Vergaberunde für die Vorerkundung des Baugrunds hat das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) unter anderem das Fraunhofer IWES ausgewählt.

Die Forscher erstellen dreidimensionale Baugrundmodelle auf Basis geophysikalischer Messungen. Die Messfahrt zur Datenerhebung soll im September erfolgen.

Für die Planung und Entwicklung von Offshore-Windparks ist die Kenntnis der Baugrundverhältnisse entscheidend: Auf dieser Grundlage lassen sich die Tragstrukturen von Windenergieanlagen auswählen und dimensionieren. Da die Gründungsarbeiten einen hohen Anteil der Gesamtkosten der Windparkentwicklung ausmachen, hat eine realistische Einschätzung einen großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Vorhabens. Im WindSeeG wurde 2017 geregelt, dass das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie Voruntersuchungen auf Grundlage eines Ausschreibungsverfahrens ermittelt. In der ersten Runde der Ausschreibung von Baugrunduntersuchungen fiel die Wahlunter anderem auf das Fraunhofer IWES. „Wir freuen uns sehr, den Zuschlag erhalten zu haben, und unser mehrkanalseismisches Messverfahren im Dienste des BSH einzusetzen,“ so Dr. Bernhard Lange, Bereichsleiter Windparkplanung und -betrieb am Fraunhofer IWES.

Das System ist bei der Vorerkundung für mehrere deutsche Windparks und in verschiedenen Forschungsprojekten sowohl in Nord- als auch Ostsee bereits erfolgreich eingesetzt worden. Ein Verfahren wie die Mehrkanalseismik ermöglicht es, in Kombination mit punktuellen Erkenntnissen aus Bohrungen und Drucksondierungen ein flächenhaftes Gesamtbild des Baugrundes zu erstellen. So können wichtige Erkenntnisse für die Gründung von Windenergieanlagen gewonnen werden. Auch bei der Neudimensionierung geplanter Windparks bietet das Verfahren Vorteile: Sollen zum Beispiel durch die Wahl einer größeren MW-Klasse weniger Anlagen an veränderten Positionen aufgestellt werden, kann dies nach einer hochwertigen flächigen Erfassung zu Beginn der Planungsarbeiten unter Umständen ohne Nacherkundungen möglich sein. Das Verfahren des Fraunhofer IWES ist optimiert für den Einsatz in Wassertiefen von weniger als 100 Metern. Die Signalcharakteristik in Verbindung mit einer digitalen, hochempfindlichen Mehrkanal-Registriereinheit (Streamer) sichert das Eindringen und den Empfang des akustischen Signals bis zur vorgesehenen Fundamenttiefe von Windenergieanlagen.

Im September soll die geophysikalische Baugrunderkundung durchgeführt werden. Je nach Größe der zu vermessenden Fläche wird die Messfahrt bis zu mehreren Wochen dauern. Dabei werden unter Wasser akustische Signale ausgesendet, und die zurückgeworfenen Schallwellen mit sogenannten Hydrophonen empfangen und aufgezeichnet. Anhand dieser Reflexionen lässt sich erkennen, wie die Bodenschichten über viele Kilometer verlaufen und welche Materialien zu erwarten sind. Dies erleichtert die Ermittlung der technischen Anforderungen an die Standfestigkeit einer Windenergieanlage oder einer bis zu zwanzigtausend Tonnen schweren Konverterplattform beeinträchtigt sein könnte. Diese Informationen werden im Rahmen des Bieterverfahrens für die Flächen von der Bundesnetzagentur veröffentlicht.

PM: Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES

Pressebild: Schematische Darstellung der mehrkanalseismischen Messung; rechts die Bodenprofile / Fraunhofer IWES

BSH Commissions Fraunhofer IWES to Conduct Preliminary Assessment of Soil Conditions In accordance with the German Offshore Wind Energy Act (WindSeeG), preliminary assessment of soil conditions must be performed before contracts can be awarded for new offshore wind farm clusters in the North and Baltic Sea. Important information relating to the marine environment, the subsoil, and the wind and oceanographic conditions allow bidders to assess the construction costs and expected return more accurately. The German Federal Maritime and Hydrographic Agency (BSH) has selected Fraunhofer IWES, among others, to conduct initial exploratory work for the first bidding round. Researchers will compile 3D seabed models based on geophysical data. Knowledge of the soil conditions is all-important when planning and developing offshore wind parks: This information can be used as a basis when selecting and sizing the support structures for wind turbines. Since foundation works make up a large share of the overall costs in wind farm development, a realistic estimate of this expenditure plays a major role in determining the project’s economic viability. In 2017, the WindSeeG specified that the BSH must employ a tendering procedure for the awarding of exploratory work. Fraunhofer IWES, among others, was chosen in the first tender round. “We are delighted to have been selected and to have this opportunity to employ our multichannel seismic survey method for the BSH,” ex-plained Dr. Bernhard Lange, Division Manager Wind Farm Planning and Operation at Fraunhofer IWES. The system has already been successfully used for geophysical surveys at several German wind farms and in various research projects in both the North and Baltic Seas. A method such as multi-channel seismic measuring in combination with isolated findings from geological drilling and cone penetration tests makes it possible to create an extensive overall picture of the seabed. As such, this results in valuable information for the foundations of wind turbines. The method also offers numerous advantages for the redimensioning of planned wind parks: If, for example, a larger MW class is selected, which results in fewer turbines at changed positions, this can in some cases be implemented without follow-up surveys if high-quality and extensive data were collected at the start of the planning work. The Fraunhofer IWES methodology has been optimized for use in water depths of less than 100 meters. The signal characteristics combined with a digital, highly sensitive multi-channel registration unit (streamer) ensure the penetration of the acoustic signal to the intended foundation depth of the wind turbines and its reception. The geophysical survey of the site is scheduled for September. Depending on the size of the area to be surveyed, the measurement campaign may take up to several weeks. During the campaign, acoustic signals are transmitted under water and the reflected acoustic waves are received and recorded using hydrophones. These reflections allow identification of the nature of the soil layers over several kilometers and provide information on the substances that will be encountered there. This, in turn, makes it easier to determine the technical factors which could affect the stability of a wind turbine or of a converter platform weighing up to 20,000 t. This in-formation is published within the scope of the bidding process for the areas by the German Federal Network Agency (BNetzA). PR: Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES