Intensive Qualitätssicherung beim Kolkschutz des Offshore-Windparks Amrumbank West

Beim Offshore-Windpark Amrumbank West wurden geotextile Sandsäcke als Alternative zum mineralischen Kolkschutz eingebaut. Zwei entscheidende Argumente sprachen für die „Soft Rocks“: Die Sandsäcke erfordern nur ein Drittel des sonst benötigten Materials für den Kolkschutz und ihr Einbau ist im Bauablauf logistisch entkoppelt vom Einrammen der Fundamente.

Der Offshore-Windpark Amrumbank West liegt 35 km nordwestlich von Helgoland sowie 37 km westlich von Amrum und erstreckt sich über 34 km². E.ON setzt dort insgesamt 80 Siemens-Windturbinen der 3,6 MW-Klasse ein. Künftig soll der Park eine Gesamtleistung von 288 Megawatt erzielen. Damit können bis zu 300.000 Haushalte versorgt werden.

Geotextiler Kolkschutz spart zwei Drittel Material gegenüber dem mineralischen Kolkschutz

Die Windräder gründen in einer Wassertiefe von -19 bis -24 m LAT (Lowest Astronomical Tide /Seekartennull). Die Gründungs-strukturen werden als Monopiles („Einzelpfähle“) mit einem maximalen Durchmesser von 6 m ausgeführt. Um die Länge der Monopiles zu optimieren, erhalten sie einen zweilagigen Kolkschutz. Ursprünglich war dieser mineralisch vorgesehen mit einer Gesamthöhe von 2,4 m. Doch die geotextile Alternative verbraucht mit nur 0,8 m Höhe bei gleicher Funktionalität erheblich weniger Material.

Schneidversuche an der Uni Hannover

Um den Einfluss des geotextilen Kolkschutzes auf die Rammarbeiten zu beurteilen, wurden bereits im Vorfeld der Ausschreibung Schneidversuche am Institut für Geotechnik der Leibniz Universität Hannover durchgeführt. Untersucht wurden die Ausführung des unteren Endes der Monopiles und das Verhalten der Sandcontainer beim Rammen. Es zeigte sich, dass die Monopiles den Kolkschutz nur mit Gewichtswirkung durchdringen (nicht zerschneiden) und die Sandcontainer mit in den Seeboden ziehen. Der Sand bleibt in den Sandcontainern, da das Geotextil – wenn überhaupt – erst unterhalb des Seebodens reißt und dann in der Gleitfläche Monopile-Erdreich eingeklemmt wird.

Befüllen der Sandcontainer vor Ort

Weitere Vorteile der Sandcontainer zeigen sich im Bauablauf. Weil das Füllmaterial Sand vor Ort zur Verfügung steht, können erhebliche Transportkosten eingespart werden. Die Naue Secutex® Soft Rocks messen 1,45 m x 2,38 m und bestehen aus Secutex®, einem speziell vernadelten Spinnfaservliesstoff, der mit Hochleistungsgarn zu Containern vernäht wird. Ab Oktober 2012 stellte Naue 50.000 Sandcontainer her und lieferte sie nach Rømø/Dänemark. Dort füllte sie Peter Madsen Rederi A/S (PMR) mit je 1.350 kg Nordseesand, das entspricht einem Füllungsgrad von 80 %. PMR entwickelte dafür eine Anlage mit einer Kapazität von 500 Säcken pro Tag.

Zeitlich entzerrter Einbau

Mit Blick auf die Einbaulogistik zeigt sich der vielleicht größte Vorteil der geotextilen Sandsäcke. Beim mineralischen Kolkschutz sollte die Filterschicht möglichst kurz vor dem Einrammen der Monopiles eingebaut werden und die Deckschicht kurz danach. Diese zeitnahe Verknüpfung von drei Vorgängen ist mit den marktgängigen großen Spezialschiffen wirtschaftlich nicht umsetzbar. Der geotextile Kolkschutz lässt sich bereits im Vorfeld des Rammens komplett einbauen und ist somit logistisch losgelöst von den Hauptbauaktivitäten des Windparks. Bereits im Februar 2013 wurde im Hafen Rømø ein Seeponton mit ca. 10.000 Sandcontainern beladen und Anfang April 2013 ins Baufeld geschleppt. Die weiteren 40.000 Sandcontainer brachte ein Stückgutfrachter zum Seeponton.

Vor dem Einbau des Kolkschutzes von April bis August 2013 wurde – als Grundlage der Qualitätssicherung – an den 80 Standorten der Windenergieanlagen der Seeboden vermessen. Baggerschiffe luden dann je 500 bis 1.000 Sandcontainer vom Seeponton in ihren Laderaum und bauten die Container lagenweise ein. Nach der ersten Lage mit einer mittleren Höhe von ca. 0,4 m und ca. 250 Sandcontainern wurde erneut vermessen und festgelegt, wo noch Container nachzulegen waren. Anschließend wurden die zusätzlichen Sandcontainer und die zweite Lage eingebaut. Nach einer dritten Vermessung wurden, wo notwendig, Sandcontainer nachgelegt, um die zweilagige Überdeckung mit einer Gesamthöhe von ca. 0,8 m sicherzustellen.

Inspektion mit Unterwasserkamera

Um die Qualität des Kolkschutzes über die GPS-Seebodenvermessungen hinaus zu beurteilen, wurden 8 Standorte mit einer Unterwasserkamera befahren und die Schichtdicken verifiziert. Während des Einbaus der Fundamente (Beginn Dezember 2013) zeigte sich in Übereinstimmung mit den Schneidversuchen, dass die Monopiles nur mit Gewichtswirkung den Kolkschutz durchdringen. Eine Kamerabefahrung nach dem Rammen soll demnächst den Zustand der Sandcontainer zeigen. Zudem ist ein potenzielles Nachlegen von Sandcontainern im Nahbereich der Pfähle geplant.