Die Energieversorgung der Zukunft hängt wesentlich vom Ausbau der erneuerbaren Energieträger ab. Die Nutzung von Offshore-Windenergie spielt dabei eine zentrale Rolle. Die dafür notwendigen Großanlagen müssen dauerhaft den Naturgewalten der See widerstehen. Anlagen dieser Art mit Gesamthöhen von bis zu 150 m in der Umgebung der rauen Nordsee stellen eine große technische Herausforderung hinsichtlich des Baus und des sicheren Betriebs dar.
Planung des Offshore-Windparks Horns Rev 3
Installation der GNSS-Referenzstation in Hvide Sande
Während der Konstruktionsphase ist es wichtig, über eine präzise Positionierung verfügen zu können. Dies ermöglicht die Ausführung sowie Dokumentation von plangerechten Gründungs- und Kabelverlegungsarbeiten. Auch für die Überwachung der Standfestigkeit im Dauerbetrieb fällt der präzisen Positionierung der Anlagen eine besondere Bedeutung zu. Geodätische Verfahren für präzise Positionierung und Geo-Monitoring bieten zusammen mit Methoden anderer Ingenieurdisziplinen wesentliche Voraussetzungen für den langfristig sicheren und effektiven Betrieb derartiger Anlagen.
An der Westküste von Jütland baut Vattenfall zurzeit den Offshore-Windpark Horns Rev 3 (HR3). Dieser soll mit einer installierten Leistung von ca. 400 Megawatt (MW) in Betrieb gehen und ist damit bis dato Vattenfalls größtes Offshore-Projekt. Ab 2020 soll Horns Rev 3 jährlich bis zu 1,7 Terawattstunden (TWh) Strom erzeugen, was dem Jahresverbrauch von etwa 450.000 Haushalten entspricht. Der Standort von Horns Rev 3 befindet sich unweit der beiden deutschen Offshore-Windparks DanTysk und Sandbank. Diese betreibt Vattenfall als Mehrheitseigner in der Nordsee in direkter Nachbarschaft zu dänischen Hoheitsgewässern.
GNSS-Referenzstation auf der Offshore-Plattform OSS HR3
Die ALLSAT GmbH mit mehr als 25-jähriger Erfahrung im Bereich GNSS-Positionierung, erhielt im November 2012 den Erst-Auftrag zur Installation und mehrjährigen Überwachung einer voll redundanten GNSS-Referenzstation auf der FINO-3 Forschungsplattform. Diese stellte präzise GNSS-Korrekturdaten für verschiedene Arbeitsschiffe im Gebiet von DanTysk und Sandbank bereit. Von 2012 bis zum Rückbau im Frühjahr 2017 lief diese Referenzstation störungsfrei.
Installation von GNSS-Referenzstationen auf HR3 und in Hvide Sande
Im Frühjahr 2017 erhielt die ALLSAT den Auftrag für die Installation und Überwachung einer GNSS-RTK Infrastruktur für den Bau des HR3 Windparks. Die Realisierung erfolgt über eine GNSS-Referenzstation Onshore im Hafen von Hvide Sande sowie über eine GNSS-Referenzstation Offshore auf der Umspannplattform (OSS) von HR3. Hierbei sind erneut hohe Anforderungen an die Verfügbarkeit des Systems gestellt. Jeder Offshore-Einsatz ist mit hohem Aufwand verbunden und Ausfallzeiten können für die Unternehmen teuer werden.
Umspannplattform von Horns Rev 3
Die GNSS-Referenzstationen wurden mit Empfängern und Antennen des Herstellers JAVAD GNSS ausgestattet, die Signale von GPS, GLONASS und Galileo-Satelliten empfangen können und diese zu Echtzeit-Korrekturen verarbeiten, welche über Funk ausgesendet werden. Damit können GNSS-Empfänger beliebiger Hersteller auf Schiffen in der Region ihre eigene Position mit Zentimeter-Genauigkeit bestimmen. Allerdings ist die Ausstattung der Schiffe mit geeigneten Funkmodems Voraussetzung. Somit können Fundamente, Kabel und andere technische Ausrüstung auf dem Meeresboden abgesetzt und später auch wiedergefunden werden. Auch präzise hydrografische Vermessungen lassen sich über die Daten der HR3-Referenzstationen durchführen, da diese in das europäische Referenzsystem ETRS89 eingebunden sind.
Monitoring der Stationen
Zur Funktionalität des Überwachungssystems gehört eine GNSS-Monitorstation, die kontinuierlich die Genauigkeit der ausgestrahlten Korrekturen überprüft und Abweichungen an das ALLSAT Monitoringportal GLOMON meldet. Damit können Statusmeldungen sowohl der Monitor- als auch der Referenzstationen jederzeit verfolgt und analysiert werden.
Die ALLSAT-Spezialisten stehen auch dann zur Verfügung, wenn Dienstleister mit neuen Aufgaben in das Projektgebiet reisen und Unterstützung zum GNSS RTK-Positionierungssystem benötigen. Dafür haben die ALLSAT-Ingenieure die notwendigen Zertifikate einer Sicherheits- und Notfallausbildung auf See nach GWO Standard erworben. Somit sind sie bestens gerüstet für Einsätze auf See. Das hier skizzierte Konzept für die präzise Positionierung und Überwachung von Offshore-Windparks ließe sich auch auf andere Windparks übertragen. Damit könnte auch ein flächendeckendes GNSS-Referenznetz in der deutschen Nordsee betrieben werden.
Die Onshore-GNSS-Station in Hvide Sande im ALLSAT GLOMON Portal
Autor: Marc Itgen, Vattenfall Europe
