Karl-Heinz Hochhaus

Abbildung 1: Ministerin Kathrin Schneider begrüßte die Teilnehmer (Foto Dr. Hochhaus)

1. Einführung

Zum 22. November 2017 lud die STG zur 112. Hauptversammlung ein, die diesmal statt in Berlin in Potsdam stattfand, von rund 260 Teilnehmern davon 90 Studenten besucht und mit einem Begrüßungsabend eröffnet wurde. Schon am Nachmittag wurden hier im Inselhotel auf der Halbinsel Hermannswerder die 40. Georg-Weinblum-Gedächtnisvorlesung und die Fachausschußsitzung der Maschinenbauer durchgeführt.

1. Begrüßungsabend

Der Vorsitzende Dr.-Ing. H. J. Klein eröffnete die Veranstaltung am Mittwochabend und anschließend wurden die STG Mitglieder von Frau Kathrin Schneider, Ministerin für Infrastruktur und Landesplanung des Landes Brandenburg (Abb. 1) und von Herr Jann Jakobs, Oberbürgermeister der Landeshauptstadt Potsdam (Abb. 2) mit freundlichen Grußworten empfangen.

2. Tagung, Mitgliederversammlung, Eröffnungsfeier und Ehrungen

Abbildung 2: Dr. Klein überreicht dem Oberbürgermeister Jann Jakobs ein STG-Buch (Foto Dr. Hochhaus)

Abbildung 3: Frau Bartsch gratuliert dem Curt-Bartsch-Preisträger (Foto Dr. Hochhaus)

3. Exkursion und Dinnerabend

Von den vier angebotenen Exkursionen besuchte der Autor die GEA Refrigeration Germany, die zur GEA Group AGmit Sitz in Düsseldorf gehört. Heute werden in den 1898 errichteten Borsigwerken, die in Berlin Tegel/Reinickendorf Mitte der 50er Jahre u. a. die ersten schweröltauglichen langsamlaufenden Zweitaktmotoren (Borsig-Fiat) für den Schiffsantrieb herstellten, Schrauberverdichter für Kälteanlagen bis zu höchsten Leistung gefertigt (Abb. 4).

Abbildung 4: Exkursionsteilnehmer im Berliner GEA-Werk für Schrauben-Verdichter  (Foto Dr. Hochhaus)

Danach fand das Abendessen im Bordrestaurant des Fahrgastschiffes  Sanssuoci (Abb. 5, 6) statt, dass am Havelanleger Hermannswerder, etwa 5 Minuten-Fußweg vom Inselhotel,  wartete. Die Sanssuoci ist ein Neubau der Schiffswerft Bolle in Derben, der 2010 für die Weiße Flotte Potsdam abgeliefert wurde. Das Schiff ist 72 Meter lang, 9 Meter breit und hat einen Meter Tiefgang. Angetrieben wird die Sanssouci von zwei Sechszylinder Deutz V-Motoren über zwei Schottel Ruderpropeller. Zur Stromversorgung an Bord dienen zwei Generatoren, angetrieben von je einem Deutz Dieselmotor. Das Schiff bietet Platz für rund 680 Passagiere, 334 im Salon und 343 auf dem offenen Oberdeck. Das behindertengerecht ausgestattete Schiff wird für Sonder- bzw. Veranstaltungsfahrten und im täglichen Rundfahrtbetrieb der Weissen Flotte Potsdam eingesetzt.

Abbildung 5: Die Sanssuoci vor der Berliner Friedensbrücke (Foto Biberbaer/Wikipedia)

Hier an Bord wurden die Tagungsteilnehmer von der Heyligen Frau Latte zu Berlin (Abb. 7) begrüßt und spielerisch mit einigen Klausurfragen der letzten Binnnenschiffs-Klausur vertraut gemacht.

Abbildung 6: Die Latte begrüßt die STG-Teilnehmer  (Foto Dr. Hochhaus)

4. Freitag – Parallele Vortragsgruppen

Am folgenden Freitag wurden die Fachvorträge in zwei parallel laufenden Sitzungen durchgeführt. Die Vortragsgruppen Marinetechnik, Antriebstechnik und Schiffstechnik 4.0 mit je drei Vorträgen wurden im unteren Saal durchgeführt. Im oberen kleineren Saal erfolgten die Vorträge zu den Themen Modellierung, Meerestechnik und Schiffshydrodynamik. Im Folgenden werden Teile der Vorträge zur Meerestechnik vor dem Hintergrund der Energiewende ausführlicher dargestellt.

5. Meerestechnik

Michael vom Baur (MvB euroconsult) begann mit einer Übersicht zum Offshore Ölgeschäft. Lagen die  spezifischen Rohölpreise vor 10 Jahren bei rund 110 – 120 $/barrel so haben sie sich 2017 trotz  der sich erschöpfenden Nordseeförderung auf 45 – 60 $/barrel eingependelt. Das liegt an den Überkapazitäten, da der Iran in den Markt zurückgekehrt ist und die USA wieder als Exporteur auftritt. Aufgrund der  Fracking-Aktivitäten werden riesige Mengen von Gas und Öl gefördert.

5.1 Offshore Öl und Gas

Abbildung 7: Aufliegende Offshore Bohrinseln vor Esbjerg  (Foto Dr. Hochhaus)

Die globale Flotte von Offshoreschiffen ist in der Vergangenheit beständig gewachsen und umfasste 2016 rund 12.000 Schiffe, darunter rund 1.400 Bohrplattformen und -schiffe. Von 2000 bis 2016 hat sich die Flotte verdoppelt, jedoch sind ab 2016 wegen der extrem niedrigen Ölpreise fast keine neuen Bauaufträge an Werften vergeben worden. Aufgrund des Ölüberangebotes liegen Bohrinseln (Abb. 7), Ankerziehschlepper und Bohrinselversorger auf und daher haben sich die Charterraten der Schiffe in der Offshore-Öl- und Gasschifffahrt mehr als halbiert und drängen in den Offshoremarkt der regenerativen Energien.

Abbildung 8: Nordsee, zukünftiger Abbaubedarf von Offshore-Strukturen bis 2025 (Quelle vom Baur/Westwood)

In der Nordsee sind bis zum Jahre 2040 rund 600 Bauwerke zur Öl- und Gasgewinnung abzubrechen (Abb. 8), die Kosten werden auf bis zu 42 Milliarden Euro geschätzt. Denn nach der gescheiterten Versenkung des schwimmenden Öltanks Brent Spar von Shell im Jahr 1995 haben die europäischen Küstenstaaten ein generelles Verbot der Versenkung von Offshor-Strukturen beschlossen. Seitdem müssen Offshore-Anlagen an Land entsorgt werden. Für den Abbruch und Transport sind riesige Spezialschiffe entstanden oder im Bau. Die rund 3 Milliarden teure „Pioneering Spirit“ (ex „Peter Schelte“ Abb. 9)  der schweizerischen Gesellschaft Allseas hat im August 2016 ihren ersten Auftrag durchgeführt. Eine 100 km vor der Küste Norwegens befindliche 13.500 t Produktionsplattform wurde am 22. August 2016 für Repsol Norge AS abgebaut, nach Lutelandet transportiert, wo sie in einer neuen Abwrackwerft demontiert wurde.

Das Brent  Ölfeld in der Nordsee hatte 1976 mit der Produktionsplattform Brent Alfa die Förderung aufgenommen und 1984 mit rund 25 Mio. cbm im Jahr ihr Fördermaximum erreicht. 2012 wurden nur noch 60.000 cbm  gefördert und das Feld ist weitgehend ausgebeutet. 2012 wurde die 24.200 t schwere Produktionsplattform Brent Delta stillgelegt. Im April 2017 wurde sie von der „Pioneering Spirit“ abgebaut und zur Abwrackwerft Able UK in Hartlepool transportiert, wo  97% des Materials wieder verwendet wird. Danach wurde das gigantische Schiff umgerüstet und fuhr ins Schwarze Meer zur Verlegung der TurkStream Pipeline von Russland in die Türkei.

Abbildung 9: Die Pioneering Spirit beim ersten Abbau-Einsatz (Quelle Allseas)

Von der norwegischen Gesellschaft Marine Heavylift Contractor und der chinesischen Shandung Shipping Corporation wurde 2014 ein Joint Venture geschlossen, um sich an dem Abbaugeschäft zu beteiligen. Bei der chinesischen Werft CIMC Raffles wurden drei Schiffe mit DP3 und Halbtauchereigenschaften bestellt, zwei Abbauschiffe und ein Transportschiff. Diese drei Schiffe werden nach der Ablieferung ähnlich eingesetzt wie die „Pioneering Spirit“.

5.2 Offshore Windkraft und DolWin gamma

Die globale Offshore Windkraft wächst schnell, die Installationskosten sind gefallen und erste Offshore Windparks erhielten den Zuschlag ohne Subventionen. Die globale Kapazität soll zwischen 2017 und 2026 um 330% steigen, also zusätzlich rund 54 GW mit einer Investition von 440 Mrd. Euro. Großbritannien wird für diesen Zeitraum 18 GW und Deutschland 8,5 GW neue Kapazitäten bauen.

Inzwischen wurde in der Nordsee 25 km vor Schottland in 95 – 120 Meter Wassertiefe mit dem Statoil Hywind 30 MW Pilot Park die erste schwimmende Windfarm errichtet. Die 5 Turbinen haben eine Nennleistung von 6 MW und das Prinzip wurde seit 2009 in Versuchen mit einer Anlage vor Norwegen erprobt.

Abbildung 10: Die HGÜ-Plattform Dolwin gamma wird von Schleppern in die Absetzposition bugsiert (Quelle Tennet)

In Deutschland werden im Gegensatz zu Dänemark und Großbritannien die Offshore Wind Bauwerke in der Nordsee nur mit einem großen Küstenabstand genehmigt. Bei der Drehstromübertragung an Land entstehen in den Seekabeln bei größeren Entfernungen jedoch hohe Verluste, daher wird der Drehstrom auf 150 bis 350 kV transformiert und gleichgerichtet. Bei der Übertragung an Land treten dann nur noch geringe Verluste auf. Dieses System wird als Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ) bezeichnet und die Offshore-Bauwerke zur Gleichrichtung als HGÜ-Plattformen. Nordic Yards hatte für Siemens die Konstruktion und den Bau für drei HGÜ-Plattformen durchgeführt. DolWin3 ist die zehnte von zwölf Offshore-Netzanbindungen, die vom deutschen Übertragungsnetzbetreiber Tennet realisiert wird.

Die dazugehörige HGÜ-Plattform DolWin gamma, für die General Electric (GE) als Generalunternehmer im Auftrag des Übertragungsnetzbetreibers Tennet zuständig ist,  übernahm Nordic Yards neben dem Bau auch die Offshore-Installation. Daran war Jens Pehlke von Nordic Yards maßgeblich beteiligt und zeigte in seinem Vortrag technische Aspekte und ging auch auf administrative und genehmigungstechnische Besonderheiten ein. Als das letzte Projekt der ehemaligen Nordic Yards haben die Projektmanager und Arbeiter auch schwierige  Zeiten hinter sich. Foto Anfangs war der französische Industriekonzern Alstom der Auftragnehmer von Tennet, dann hat General Electric das HGÜ-Projekt übernommen. Es ist für GE das erste Offshore-HGÜ-Projekt. Auch der Eigentümerwechsel von Nordic Yards zur Genting Gruppe hat die Arbeiten nicht beschleunigt.

Abbildung 11: Dolwin gamma in endgültiger Position (Quelle Tennet)

Die 18.000 Tonnen schwere Konverterplattform ist 85 m lang, 54 m breit und 32 m hoch. Sie verließ nach einer mehr als zweieinhalbjähriger Bauzeit Warnemünde  am 15. Juni 2017. Nach einer sechstägigen Schleppreise entlang der deutschen und dänischen Küste erreichte sie den Zielort 80 Kilometer vor der Küste im südwestlichen Teil der deutschen Nordsee. Die bereits 2016 installierte Unterkonstruktion aus zwei identischen Jackets mit jeweils neun Pfählen pro Jacket wurden seinerzeit mit einem zweifachen Blasenschleier in den Meeresboden gerammt. Das Einschwimmen der Plattform in die Unterkonstruktion erfolgte in einem ruhigen Wetterfenster, da die seitlichen Toleranzen nur 2 – 3 cm betrugen.

Zur Speisung der Plattform DolWin gamma dienen zwei Windparks, die mit Gleichstrom über die landseitige Konverterstation Dörpen angeschlossen ist. Hier erfolgt die Wandlung in Drehstrom, der in das deutsche Übertragungsnetz fließt,. Rein rechnerisch kann die Plattform über eine Million Haushalte in Deutschland mit Offshore Windenergie versorgen.

5.3 Stromgewinnung aus Wellen und Tideströmung

Abbildung 12: Eine der MyGen-Turbinen vor der Aufstellung auf dem Meeresgrund (Foto Atlants Resources)

Bei den Offshoreanlagen zur Stromgewinnung aus Wellen und Tideströmung befinden sich wichtige Zentren zur praktischen Erprobung in Kanada, auf den Shetlandinseln und in Schottland. Bereits 2015 hatte Schottlands Stromerzeugung einen Anteil von rund 60% an regenerativer Energie. Das 2001 gegründete  European Marine Energy Centre  (EMEC) befindet sich auf der Insel Eday der Shetlandinselgruppe. Hier werden viele Systeme im Prototypstatus untersucht und EMEC stellt die notwendigen Infrastrukturen auch zur Netzanbindung zur Verfügung. Einige der Projekte befinden sich derzeit im Langzeittest wie auch die Versuchsanlage von Schottel Hydro. Das als Schottel Instream Turbinen (SIT) bezeichnete System mit befindet sich für zwei Jahre in einem Dauertest. Die zwei Turbinen haben eine Nennleistung von 100 kW.

Abbildung 13: Das Diamantsuchschiff Nujoma bei der Endausrüstung (Quelle Debmarine Namibia)

Mit dem MeyGen-Projekt im Pentland Firth (Schottland) ist die größte im Meer befindliche Gezeitenenergieanlage der Welt im praktischen Betrieb gegangen. Sie besteht aus vier auf den Meeresboden stehenden 1,5 MW Turbinen von Andritz Hydro mit 16 m Durchmesser (Abb. 10). Die Hauptkomponenten der Turbinen kamen von Andritz Hydro Ravensburg und die elektrischen Komponenten von Andritz Hydro Wien. Die erste Turbine ist seit Dezember 2016 in Betrieb und am Netz angeschlossen. Im Oktober 2017 waren alle vier Turbinen vom ersten Bauabschnitt installiert und elektrisch angeschlossen. Insgesamt werden 269 Turbinen mit rund 400 MW installiert, die 175.000 schottische Haushalte mit Strom versorgen sollen. Das von Atlantis Resources Ltd finanzierte und von Scottish Enterprises unterstützte Projekt wird von Tidal Power Scotland durchgeführt.

5.4 Offshore Meeresbergbau und -Nahrungsgewinnung

Der Meeresbergbau mit der Mineraliengewinnung vom Meeresboden wurde mit vielen Pilotprojekten untersucht, inzwischen wurden mehrere große Vorhaben begonnen. Vor Namibia wurde von de Beer das 4. Schiff, die in Polen und Norwegen gebaute Nujoma (Abb. 11), zur Diamantengewinnung nach ausführlichen Erprobungen in Betrieb genommen.  Japan hat vor Okinawa begonnen, hochwertige Erze in 1600 m Wassertiefe abzubauen. Die zukünftige Nutzung von Methanhydrat in Verbindung mit CO2-Lagerung im Meer wird seit 2008 vom Kieler Geomar im Projekt Sugar untersucht und soll im März 2018 abgeschlossen werden.

Weitere Zukunftsprojekte sind die nachhaltige Offshore-Nahrungsgewinnung und industrielle Ölgewinnung aus Algen. Die Erschließung der Tiefsee ist die kommende große Herausforderung, denn die Erforschung der Tiefsee ist wie eine Expedition ins Weltall. Es müssen autonome, druck- und kälteresistente Observatorien, Geräte, Fahrzeuge und Sensoren entwickelt und eingesetzt werden, wie auch Schiffe und Besatzungen, die damit umgehen können.

6. Zusammenfassung

Abbildung 14: Die 1976 errichtete und im April 2017 abgebaute Produktionsplattform Brent Delta wird zur Abwrackwerft transportiert (Quelle Allseas)

Die  112. STG Hauptversammlung, die statt in Berlin auf Havelhalbinsel Hermannswerder in Potsdam stattfand, wurde von 260 Teilnehmern, darunter 90 Studenten besucht. Der Vorsitzende Dr.-Ing. H. J. Klein eröffnete die am Mittwochabend beginnende Veranstaltung  und die Ministerin Kathrin Schneider sowie der Potsdamer Oberbürgermeister Jann Jakobs empfingen die Tagungsteilnehmer mit freundlichen Grußworten. Der Donnerstag begann mit der Mitgliederversammlung und schloss mit Exkursionen sowie einem Abendessen auf dem Binnenschiff Sanssouci. Der Freitag beinhaltete verschiedene Schwerpunkte in parallelen Vortragsveranstaltungen. Einer der Schwerpunkte waren Offshore-Aktivitäten, die hier vertieft betrachtet wurden. Der beginnende Abbau von Offshore Strukturen des 1976 in Produktion gegangenen riesigen Brent Ölfeldes in der Nordsee kündet vom kommenden Ende des Ölzeitalters.