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Dec 06, 2023

Windparklärm durch Luftblasenschleier reduziert

Neuartiger Luftblasenschleier soll Zeit sparen und Lärm beim Bau von Windparks reduzieren Das Technologieunternehmen Continental hat in einem Pilotprojekt eine neue Generation des Großen Blasenschleiers erfolgreich getestet

Neuartiger Luftblasenschleier zur Zeitersparnis und Lärmreduzierung beim Bau von Windparks

Das Technologieunternehmen Continental hat gemeinsam mit einem auf Wasserbau spezialisierten Unternehmen in einem Pilotprojekt erfolgreich eine neue Generation des Großen Blasenschleiers getestet.

Mehr Energieeffizienz und weniger Treibhausgase und das möglichst zeitnah – das sind die Ziele der deutschen Energiewende. Der Ausbau der Windkraft auf See steht daher unter Hochdruck. Derzeit sind in Deutschland Offshore-Windparks mit einer Leistung von über 5,3 GW in Betrieb. Bis 2030 sollen Windkraftanlagen an den lokalen Küsten eine Kapazität von 15 GW erreichen. Nach Angaben der Deutschen Stiftung Offshore-Windenergie könnte damit sauberer Strom für bis zu 15 Millionen Haushalte erzeugt werden.

Um dies zu erreichen, werden in der Nord- und Ostsee neue Windparks gebaut. Doch für das Meeresleben bedeuten diese Projekte vor allem eines: allerlei Baulärm und Erschütterungen. Säugetiere wie geschützte Schweinswale, aber auch Robben oder Fische wie Kabeljau und Hering nutzen Geräusche, um sich zu orientieren, zu kommunizieren und Beute und Raubtiere zu orten. Zum Schutz der Tiere gilt in deutschen Gewässern in einer Entfernung von 750 m von der Baustelle ein Lärmpegel von maximal 160 Dezibel (dB). Diese gesetzliche Vorgabe des Bundesministeriums für Umweltschutz, Bau und Reaktorsicherheit hat die Entwicklung neuer Technologien zur geräuscharmen Gründung von Fundamenten vorangetrieben.

Bei der Installation von Windkraftanlagen werden die bis zu 8 m dicken Fundamente möglichst tief in den Meeresboden gerammt. Sonst würden Wind und Wellen sie einfach umwerfen. Jeder einzelne Aufprall verursacht einen enormen Lärm von bis zu 225 dB. Das ist etwa doppelt so laut wie bei einer Kreissäge und kann kilometerweit im Meer gehört werden. Für die lärmempfindlichen Schweinswale und andere Meerestiere ist das eine Qual. Die menschliche Schmerzgrenze liegt bei etwa 120 dB. Eine sehr einfache, aber äußerst effektive Lösung ist der Einsatz eines Luftblasenschleiers.

Die Lösung liegt in der Luft

„Mit einem unserer stark perforierten Schläuche entsteht ein Luftblasenschleier. Diese legt das Installationsunternehmen ringförmig um die Baustelle herum, bevor die bis zu 150 m hohen Türme der Windkraftanlagen in den Meeresboden gerammt werden. Die Schlauchenden werden an leistungsstarke Kompressoren auf Schiffsdecks angeschlossen. Während der Arbeit pumpen sie 10 bar ölfreie Druckluft in die Schläuche, die nach einem genau definierten Muster durch die Löcher entweicht. Es entsteht ein Vorhang aus Millionen kleiner Bläschen, die an die Wasseroberfläche steigen und eine Art Strudel rund um die Baustelle bilden. Die Luftblasen verändern die Dichte des Wassers und brechen so die Schallwellen. Abhängig von der Beschaffenheit des Bodens und der Wasserströmungen nutzen Hydraulikspezialisten auch die Zwei-Ring-Technologie“, erklärt David Hoffmann, der bei Continental für Industrieschlauchlösungen in der EMEA- und APAC-Region verantwortlich ist. „Diese clevere Technologie reduziert den Geräuschpegel um bis zu 18 dB, was einer Lautstärkereduzierung von 95 % entspricht“, so Hoffmann weiter.

Doch wie kann der Schlauch ohne zusätzliche Stahlketten am Meeresgrund bleiben, wenn die Druckluft für den Auftrieb sorgt? Um eine Lösung für diese Herausforderung zu finden, beauftragte der Entwicklungspartner die Schlauchexperten von Continental.

Bisher verfolgen Installationsunternehmen zwei Ansätze, um die Schläuche auf dem Meeresboden zu halten. Im ersten Fall wird der Schlauch mit zusätzlichen Gewichten versehen, die ihn im Boden verankern. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass der Rücktransport nach der Arbeit aufwendig ist. Die zweite Variante besteht aus einem Rohrsystem. Allerdings ist die Installation auf dem Meeresboden schwierig.

„Wie bei allen Bauprojekten geht es darum, die Arbeiten möglichst schnell und mit möglichst geringem Aufwand zu erledigen. Deshalb haben wir eine Lösung mit einem Schlauch entwickelt, der flexibel ist und ohne aufwändige Verankerung mit Zusatzgewichten wie Stahlketten auskommt“, erklärt Hoffmann. Neben der nötigen Flexibilität, die eine einfache Handhabung ermöglicht, sollte der Schlauch auch stabil sein. Zu seinen weiteren wichtigen Eigenschaften zählen die Abriebfestigkeit, damit Gummibestandteile nicht in die Umwelt gelangen, und die Beständigkeit gegen Salzwasser.

EIN SCHWERGEWICHT IM FELDTEST

Das Technologieunternehmen hat die Aufgabe mit einer Weiterentwicklung seiner Schläuche gelöst. Jeder Schlauch besteht aus verschiedenen Schichten unterschiedlicher Materialien, wie zum Beispiel Gummi, sowie Verstärkungen. Auch bei den als Luftblasenschleier eingesetzten Schläuchen besteht eine dieser Lagen aus einem Drahtgeflecht. Diese Federdrahtspirale dient als Knickschutz beim Auf- und Abwickeln der Schlauchleitung und hält gleichzeitig die Form des Schlauches bei Über- oder Unterdruck stabil. „Der Trick unserer Entwicklung besteht darin, dass wir unseren Schlauch spiralförmig mit zusätzlichem Draht umwickelt haben. Das Ergebnis ist ein echtes Schwergewicht, das sich sehr gut in der gewünschten Tiefe tarieren lässt. Ein 1 m langer Schlauch mit einem Innendurchmesser von 100 mm wiegt jetzt stolze 20 kg. Um eine Baustelle ringförmig zu umwickeln, sind 1.000 m Schlauch mit einem Gewicht von 20 Tonnen erforderlich. Deshalb werden die Schläuche an Bord von Schiffen auf riesigen Trommeln aufgewickelt und zur Schiffsbaustelle transportiert. Das hört sich zunächst etwas kompliziert an, ist aber deutlich einfacher in der Handhabung als die bisherigen Lösungen mit Stahlketten oder Rohrsystemen“, berichtet Hoffmann.

35 km nordöstlich der Insel Rügen liegt das Baugebiet des Windparks Arkonabecken Südost. Ab sofort werden 60 Windkraftanlagen mit einer installierten Leistung von 385 MW 400.000 Haushalte mit sauberem Strom versorgen. Ende 2017 testete Continental dort die weiterentwickelten Schläuche. Das Ergebnis: Die Riesenschläuche haben den Feldtest mit Bravour bestanden. Mehrere Installationen liefen gleichzeitig parallel. Das Big Bubble Curtain-Schlauchsystem funktionierte während der Bauarbeiten in einer Tiefe von 60 m einwandfrei. Es blieb stabil auf dem Meeresboden, während Luftblasen Lärm und Vibrationen um 95 % reduzierten. Auch die Bergung nach den Bauarbeiten verlief reibungslos, ohne Spuren auf dem Meeresboden zu hinterlassen. Schließlich sollten die Schläuche mehrfach verwendet werden.

„Insgesamt hat sich das Handling mit der Lösung von Continental im Vergleich zum Einsatz von Zusatzgewichten deutlich verbessert“, zeigt sich Hoffmann zufrieden.