Zementleimverbindungen in Pfahlrohr- und Leichtbau-Jacket-Gründungsstrukturen
Mit Meerwasser gemischte Zementleimverbindungen mit herkömmlichem Portland-Zement (OPC) haben sich seit langem in der Offshore-Öl- und Gasindustrie als kostengünstige und zuverlässige Unterwasser-Verbindung bewährt. Bild: BMWi
Werkstoffe und Materialien spielen im dynamischen Umfeld der Offshore-Windenergiebranche bei der Kostensenkung und Verkürzung von Bau- und Instandhaltungszeiten eine zentrale Rolle. Vor diesem Hintergrund lassen Entwickler und Betreibern von Offshore-Windparks reine Zementleimverbindungen für Offshore-Windenergie-Fundamente zu untersuchen. Das primäre Ziel besteht darin, eine umfassende Datenbank aufzubauen, um Konstruktionsrichtlinien für Zementleimverbindungen mit für Jacket-Pfahl-Gründungstrukturen relevanten Geometrien zu ergänzen und zu validieren.
„Mit Meerwasser gemischte Zementleimverbindungen mit herkömmlichem Portland-Zement (OPC) haben sich seit langem in der Offshore-Öl- und Gasindustrie als kostengünstige und zuverlässige Unterwasser-Verbindung bewährt“, erläutert Daniel Bartminn, Projekt-Direktor GOAL (Abkürzung für Grouted OPC Connections with Annuli of Large Dimension). In den letzten zehn Jahren habe diese Technik nun im Offshore-Windenergiesektor Einzug gehalten, wo bislang knapp 100 Offshore-Jackets dieses Typs installiert wurden. Man habe insbesondere den Einsatz von mit Meerwasser gemischtem Portland-Zement untersucht, da dies die von den Gründungsstrukturen ausgehende Umweltbelastung deutlich reduziere. Hochfeste Mörtelverbindungen erforderten bislang Süßwasser, was im Offshore-Bereich die Kosten signifikant erhöhe.
Der Einsatz von mit Meerwasser gemischtem Portland-Zement wurde beispielsweise beim Bau der Offshore-Windparks Thornton Bank (Belgien), Ormonde (Großbritannien) und Alpha Ventus (Deutschland) eingesetzt. „Bestimmte Jacket-Gründungsstrukturen im Offshore-Windbereich erfordern projektspezifische Zertifizierungen, wenn Anwendungen über die Grenzen bestehender Standards hinausgehen“, berichet Dartminn. Die Lücke in den zugrunde liegenden Prüfdaten und Konstruktionen muss also dringend geschlossen werden, um die Verwendung von Portland-Zement für große zylindrische Pfahlrohre in Offshore-Windanwendungen zu etablieren und zu verifizieren, da dies gegenüber hochfesten Mörteln beziehungsweise Mörtelzementmischungen eindeutige Kostenvorteile mit sich bringt“. Dies umso mehr, als herkömmlicher Portland-Zement leichter zu verbauen sei und die ausführenden Firmen über jahrzehntelange Erfahrung mit diesem Werkstoff verfügten. Weitere Einsparungen könnten sich durch die Reduzierung von Risiken und Vermeidung von Instandsetzungsarbeiten sowie leichtere Zertifizierung ergeben.
Lücke der Prüfdaten muss geschlossen werden
Die Tests wurden am KIT Karlsruhe durchgeführt und stellen die umfangreichste zusammenhängende Testreihe für große Ringräume im Voll- und Halbmaßstab dar. Dadurch wird der bisherige Kenntnisstand zur Verbesserung der bestehenden ISO-Richtlinien enorm erweitert. Der umfangreiche Datenbestand wird in den kommenden Monaten ausgewertet und in einem umfassenden Studienbericht zusammengefasst. Der Bericht soll im zweiten Quartal 2018 veröffentlicht werden. Das Forschungsprojekt wird durch innogy SE geleitet und wurde durch die WCarbon Trust Offshore Wind Accelerator-Initiative finanziert. (ig)