Über die Taufe und einige besonderen technischen Aspekte des Errichterschiffes, das 2013 als „Vidar“ von Hochtief in Dienst gestellt wurde, berichtete Karl-Heinz Hochhaus.
Als Hochtief sich aus dem Offshore-Bereich zurückzog, wurde das Schiff Mitte 2015 an die Jan de Nul Group verkauft. Der heutige Name des Schiffes ist Vole au Vent. Die Jan de Nul Group brachte das Schiff unter die Flagge Luxemburgs.
Abbildung 1: Pressekonferenz zur Taufe der Vidar mit Dr. Stefan Woltering, Gerd Kroll, Martin Rathge, Wilfried Rammler, Mike Flemming und Stefan Hannen (von links nach erechts) (1)
1. Einführung
Das auch als Kranhubschiff bezeichnete Offshore-Windanlagen-Errichterschiff „Vidar“mit Heimathafen Hamburg wurde am 12.12.2013 nach einer Pressekonferenz (Abb. 1) und einer Rede vom ehemaligen Bundesminister Klaus Töpfer in Bremerhaven getauft und anschließend der Öffentlichkeit vorgestellt. Dabei lag das international als „Self-elevating Unit“ bezeichnete Errichterschiff aufgejackt im Hafen vor der ABC-Halbinsel (Abb. 2) und wurde hier in den folgenden Tagen ausgerüstet.
Tabelle 1: Schiffsdaten der„Vidar“
Abbildung 2: Taufe des Errichterschiffes „Vidar“ (Foto Dr. Hochhaus).
Die „Vidar“gehört der Gesellschaft Naviera Trans Wind und wird von HOCHTIEF Solutions gemanagt. Sie ist ist bis Ende des Jahres ausgebucht und installiert im ersten Einsatz in der Nordsee für „Areva Wind“ u. a. die Rotorsterne für den Offshore-Windpark „Global Tech 1“. Danach geht es für weitere Arbeiten in die Ostsee zum Windpark „Baltic 2“.
Mit der technischen Ausstattung und die Kabinen- und Kücheneinrichtungen zur Unterbringung und Versorgung von insgesamt 90 Personen zählt die „Vidar“ zu einem besonders leistungsstarken Windanlagen-Errichterschiff. Die „Vidar“ wurde, wie auch die anderen Errichterschiffe für Hochtief, in Polen mit sehr viel Anlagen und Systemen von deutschen Unterlieferanten gebaut.
Abbildung 3: Brücke, Hauptfahrstand mit dem Navigationssystem Nacos Platinum von Sam Electronics (Foto Dr. Hochhaus).
Die Energieerzeugungs-, Antriebs-, Hilfs- und Automationsanlagen sind weitgehend identisch mit der „Innovation“ [1]. Sie werden in diesem Beitrag kurz dargestellt. Die Besonderheiten der „Vidar“ wie z. B. die elektrohydraulische Hubeinrichtung zum Aufjacken und das Kühlwassersystem mit den Luftkühlern werden dagegen ausführlicher beschrieben.
Abbildung 4: Brücke, Fahrstand zur dynamischen Positionierug (Foto Dr. Hochhaus).
2. Technische Beschreibung der „Vidar“
Die „Vidar“ (Rufzeichen: DDWP2; IMO Nr. 9655315) entstand auf der polnischen Crist Werft in Gdingen unter der Baunummer 130 und erhielt von der Klassifikation DNV das Klassezeichen „1A1 Self-elevating Wind Turbine Installation Unit SPS Crane Unit HELDK CRANE OPP-F E0 DYNPOS-AUTR CLEAN“. Sie ist rund 140 m lang, 41,3 m breit, mit 18.885 GT vermessen und hat eine Tragfähigkeit von 8.265 tdw. Das dieselelektrisch angetriebene Errichterschiff hat keine Laderäume, ist mit zwei Moon Pools ausgestattet und verfügt auf der freien Deckfläche von rund 3.100 m² über eine Ladekapazität von bis zu 6.500 Tonnen für die aufzustellenden Fundamente, Türme, Gondeln und Flügel der Offshore-Windkraftanlagen.
Abbildung 5: Der Maschinenkontrollraum befindet sich unter Deck (Foto Dr. Hochhaus).
2.1 Brücke und Maschinenkontrollraum
Auf der großzügig ausgestatteten über die gesamte Schiffsbreite angeordneten und rundherum voll verglasten Brücke befinden sich im vorderen Bereich die nautischen Einrichtungen für den Fahrbetrieb (Abb. 3). Im rückwärtigen Bereich sind außerdem dicht nebeneinander separate Fahrstände für die dynamische Positionierung und das Jacken angeordnet. Das von SAM Electronics gelieferte und installierte dynamische Positionierungssystem befindet sich im mittleren Fahrpult mit Blick auf das Arbeitsdeck (Abb. 4). Darin enthalten ist auch das System zur Satellitennavigation von Veripos Ltd. Vor dem Betriebsübergang vom Schiff zur Hubplattform ist eine exakte Positionierung notwendig, damit sich das Schiff an dem vorgegebenen Ort mit tragfähigem Untergrund aufrichten kann.
Abbildung 6: Blick in einen der Mittelspannungs-Schalttafelräume (Foto Dr. Hochhaus).
Der Maschinenkontrollraum (MKR), die Maschinenräume und die Räume für die Schalttafeln befinden sich unter dem Hauptdeck. Der MKR enthält das Fahrpult mit dem Automationssystem MCS Platinum von Sam Electronics, die Instrumente mit Anzeigen für die Dieselmotoren und die Hilfssysteme. Die elektrischen Schalttafeln (Abb. 6) und Transformatoren befinden sich aufgrund der Redundanz in zwei separaten Räumen. Auch die Hauptmaschinenräume mit je zwei Dieselgeneratoren wurden daher in getrennten Räumen angeordnet.
2.2 Antriebsanlage und dynamisches Positionierungssystem
Die Antriebsanlage (Daten s. Tabelle 2) besteht aus sechs Dieselgeneratoren und 4 Ruderpropeller (Abb. 7). Die Dieselmotoren wurden von Caterpillar geliefert und die Generatoren kommen von Siemens. Die Dieselgeneratoren leiten ihren Strom mit der Mittelspannung von 6.600 Volt und der Frequenz von 60 Herz zu den Schalttafeln. Von hier
Abbildung 7: VEM-Antriebsmotor für einen der vier Ruderpropeller (Foto Dr. Hochhaus).
erfolgt die Verteilung mit 6.600 Volt zu den im Hinterschiff befindlichen getrennten Räumen der Ruderpropeller, die als Festpropeller ausgeführt sind. Zum Antrieb dienen Asynchronmotoren, die über Transformatoren (6.600/735 Volt) und Frequenzumrichter mit Puls-Weiten-Modulation (PWM-Converter 12-pulsig) zur optimalen Drehzahleinstellung mit variabler Frequenz versorgt werden.
Abbildung 8: Jacking-System, im Hydraulikraum befinden sich 17 Hydraulikpumpen (Foto Dr. Hochhaus).
Die Stromversorgung der drei Querstrahler im Vorschiff erfolgt ebenfalls mit Mittelspannung, die hier von 6.600 Volt auf 735 Volt transformiert wird. Der benötigte Schub der Festpropeller lässt sich mit den 12-pulsigen PWM-Frequenzumrichter exakt einstellen. Die vier Ruderpropeller dienen in Kombination mit den drei Querstrahlern im Vorschiff auch zur dynamischen Positionierung.
2.3 Jacking System
Mit dem von „Montanhydraulik“ und der niederländischen Tochter „Muns Techniek“ gefertigtem Jacking System wird das Schiff zur Hubplattform. Das Jacking-System besteht aus der Hydraulikanlage, den an den vier Hubbeinen angreifenden Führungsrahmen mit Hydraulikzylindern und der Steuerungseinheit auf der Brücke.
Abbildung 9: Jacking-System mit Führungsrahmen, Bein, und Spudcan (Foto Dr. Hochhaus).
Die Hydraulikanlage mit den elektrisch angetriebenen Hydraulikpumpen (17 x 600 kW) befindet sich unter dem Hauptdeck (Abb. 8). Die vier 90 m langen zylindrischen Hubbeine haben einen Durchmesser von 4,80 m und die Fläche der als Spudcans bezeichneten Füße am Meeresboden beträgt 125 m2 (Abb. 9). Jedes der Hubsysteme besteht aus zwei Führungsrahmen, 12 Zylindern, hydraulisch betätigten Verriegelungsbolzen und greift an einem der vier Beine an. Gemeinsam stemmen die vier Hubsysteme ein Gesamtgewicht von 24.000 t (max. 31.200 t) mit 0,8 Meter pro Minute aus dem Wasser.
Ein Hubsystem besteht aus zwei hydraulisch vertikal verschiebbaren und einander gegenüberliegenden Führungsrahmen. Das Auf- und Absenken eines Beines erfolgt durch zwölf synchron geregelte Zylinder (Abb. 10) mit einen Durchmesser von 800 mm, einer Länge von 7,40 m bis 10,40 m und ca. 20 t Gewicht.
Abbildung 10: Jacking-System, die Kolbenstangen der hygdraulischen Hubzylinder greifen oben an dem Führungsrahmen an (Foto Dr. Hochhaus).
Je sechs Zylinder bewegen einen der zwei Führungsrahmen, der durch verschiebbaren Verriegelungsbolzen mit dem Bein verbunden bzw. vom Bein gelöst werden kann. Damit wird eine kontinuierlicher Hubvorgang ermöglicht. Die gleichmäßige Hubbewegung des Schiffes erfolgt durch die elektrischen Steuerung zur Synchronisierung aller vier Beine.
Abbildung 11: Kran der Vidar beim Laden von Rotorsternen in Wilhelmshaven (Quelle: Global Tech I)
2.4 Schwerlastkran
Der spezielle Offshore-Schwerlastkran CAL 45000-1200 Litronic® von Liebherr in Rostock (Abb. 11) ist der zweite dieses Typs, der erste wurde auf der Innovation [1] installiert. Er wurde konstruiert als „Kran um das Bein“, hat einen elektro-hydraulischen Antrieb mit einer Nennleistung von 4.000 kW und kann auf dem Drehkranz mit dem Außendurchmesser von 13 m um
Abbildung 12: Blick auf den Kran mit integriertem Hubbein und 8 der 16 Luftkühler(Foto Dr. Hochhaus).
360 ° drehen. Der Kran hat ein Eigengewicht von 1.500 t, eine maximale Tragkraft von 1.200 t bei einem Arbeitsradius von 27,5 m. Bei einer Länge des Doppelauslegers von 108 m ergibt sich eine maximale Arbeitshöhe von rund 120 m über dem Deck.
2.5 Hilfssysteme
Die vielen Elektromotoren der Hilfsmaschinen (Pumpen, Lüfter) werden mit Drehstrom (450 Volt, 60 Herz), die Beleuchtung, elektronische Geräte, Brückenverbraucher und anderen E-Verbraucher werden mit Wechselstrom (230 Volt, 60 Herz) versorgt.
Abbildung 13: Die auf der Vidar installierte Ballastwasser-Aufbereitungsanlage „Ballastmaster UltraV“ (Foto Dr. Hochhaus).
Eine Besonderheit bildet das Kühlwassersystem, dass die Dieselmotoren als Zentralkühlsystem mit Frischkühlwasser versorgt. Im normalen Fahrbetrieb des Schiffes erfolgt die Rückkühlung mit Seewasser über Plattenkühler.
Beim Aufjacken und im aufgejackten Zustand dagegen wird die Rückkühlung des Frischkühlwassers statt des Seewassers in einem Luftkühlsystem durchgeführt. Die dazu notwendigen insgesamt 16 Luftkühler sind auf den Rückseiten der hinteren Aufbauten angeordnet (Abb. 12), die auch die zylindrischen Beine und den Offshore-Kran enthalten (Abb. 6).
Tabelle 2: Technische Daten der dieselelektrischen Antriebsanlage der „Vidar“
2.6 Ballastwasseraufbereitungsanlage
Es wurde zwei Ballastwasser-Aufbereitungsanlagen vom Typ „BallastMaster ultraV“ von GEA in Oelde mit einer Nennleistung von jeweils 250 cbm/h installiert (Abb. 13). Darin erfolgt in der ersten Stufe eine Grobreinigung durch mechanische Vorfiltration. Dabei werden Organismen und Partikel größer als 20 Mikrometer in Filtermodulen abgeschieden, die verschmutzten Filter werden automatisch durch eine Vakuumabsaugung gereinigt.
Abbildung 14: Blick auf die Anzeigetafel der Trinkwasseraufbereitungsanlage (Foto Dr. Hochhaus).
In der zweiten Stufe werden kleinere Organismen wie Bakterien und Phytoplankton durch Einsatz einer UV-C Strahlung (254 nm) abgetötet. Die störenden Biofilme und anorganischen Ablagerungen an den Hüllrohren der UV-C-Strahler erfolgt kontinuierlich mit Mikro-Kavitation, die durch Ultraschallwellen ausgelöst werden.
2.7 Seewasserentsalzung- und Trinkwasseraufbereitungsanlage
Abbildung 15: Die Wickelmembranen der Firma Protec-arisawa sind die Kernelemente der Meerwasser-entsalzungsanlage.
Die Trinkwasseranlage (Abb. 14) kommt von Compass Water Solutions, USA und setzt sich aus der Umkehrosmoseanlage zur Entsalzung des Meerwassers (Nennleistung 30 cbm/Tag, Nenndruck 70 bar, Nennleistung 11 kW) und der nach geschalteten Trinkwasseraufbereitungsanlage zusammen. Die Umkehrosmoseanlage besteht aus der Speisepumpe, dem Vorfilter (> 25 Mikrometer), dem Kerzenfilter (> 5 Mikrometer), der Hochdruckpumpe und den Umkehrosmose-Membranelementen (Abb. 15). Mit den Messsensoren und der Regeleinrichtung erfolgt der automatisierte Betrieb. Enthält das als Permeat bezeichnete Reinwasser nach den Membranen zuviel Salz, wird es automatisch über ein Magnetventil in die Bilge oder nach außenbords geleitet.
3. Literatur:
[1] Hochhaus, Karl-Heinz: Offshore-Windanlagen-Errichterschiff „Innovation“ ;Hansa 12/2012
