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Teilprojekt 3: Entwicklung einer universellen Verankerung von mobilen Buhnen

Das Projekt "Teilprojekt 3: Entwicklung einer universellen Verankerung von mobilen Buhnen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SIBAU Genthin GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Teilprojektes ist die Entwicklung einer Verankerung von mobilen Buhnen in einem Fließgewässer. Die Verankerung soll dabei ebenso flexibel wie die mobile Buhne in den Fluss eingebracht und wieder zurückgebaut werden können. Je nach Art der zu entwickelnden mobilen Buhne wie zum Beispiel 'Textilschlauchbuhne' oder 'Klappbuhne' soll eine passende Verankerungstechnologie entwickelt werden. Ein Ansatz ist, die Buhne nicht zentral mit einem schweren Anker, sondern dezentral mit mehreren Ankermodulen zu verankern. Sobald mehrere Bauteile in den Fluss eingebracht werden kommt es aber zu vermehrten Wechselwirkungen mit dem Wasser das die Bauteile überströmt. Die durch die mobile Buhne gelenkten Strömungen dürfen durch die Verankerungselemente nicht negativ beeinflusst werden. Nach einer Anforderungsanalyse der Gewässergründungen und der zu verankernden flexiblen Buhnen werden Funktionsmuster von Verankerungen entwickelt und maßstäblich prototypisch umgesetzt. Die Funktionsmuster werden zusammen mit den Funktionsmustern der Buhnen in einem realen Umfeld getestet. Aus den Ergebnissen der Tests wird die Verankerungstechnologie als ein Prototyp entwickelt, der den Anforderungen am Besten gerecht wird. Diese Technologie wird dann mit der prototypischen flexiblen Buhne ebenfalls im realen Fluss installiert, getestet und optimiert.

BAW seit sechs Jahren auch 'offshore' aktiv - Die Sicherheit der Windenergieanlagen auf dem Meer muss gewährleistet sein

Das Projekt "BAW seit sechs Jahren auch 'offshore' aktiv - Die Sicherheit der Windenergieanlagen auf dem Meer muss gewährleistet sein" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Da beim Bau von Offshore-Windenergieanlagen großenteils technisches Neuland betreten wird, gilt es, dafür den 'Stand der Technik' zu entwickeln und in Standards und Normen festzuhalten. Den Anteil der erneuerbaren Energien zu steigern, ist ein wichtiges energiepolitisches Ziel der Bundesregierung. Dabei soll die Windenergie auf dem Meer einen wesentlichen Teil der zukünftigen Energieversorgung sicherstellen. Im Vergleich zu den Bedingungen an Land (onshore) treten auf dem Meer (offshore) hohe stetige Windgeschwindigkeiten auf, sodass hohe Erträge zu erwarten sind. Offshore-Windparks sollen von der Küste und den Inseln aus nicht sichtbar sein, und sie sollen außerhalb der Küsten-Nationalparks Wattenmeer und Boddengewässer liegen. Deshalb werden Windpark-Projekte vorwiegend in großer Entfernung zur Küste und in großen Wassertiefen geplant. Sie liegen damit in der sogenannten 'ausschließlichen Wirtschaftszone' (AWZ) der Bundesrepublik Deutschland. Dies ist das Gebiet außerhalb der 12-Seemeilen-Zone bis zu einer Entfernung von 200 Seemeilen. Die Windenergieanlagen müssen dort in Wassertiefen bis zu 50 m errichtet werden. Aufgrund der anspruchsvollen Bedingungen - große Wassertiefen, starke Wind- und Wellenbelastungen, weite Entfernungen von der Küste - ist die in Deutschland geplante und begonnene Errichtung von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) weltweit einmalig. Diese schwierigen Randbedingungen machen eine sorgfältige Planung notwendig. Das zuständige Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) hat bisher 28 Windparks unter der Auflage genehmigt, dass die Antragsteller planungsbegleitend bis zur Baufreigabe die Einhaltung des Standes der Technik nachweisen müssen. Da hier aber großenteils technisches Neuland betreten wird, musste und muss ein solcher Stand der Technik überhaupt erst geschaffen werden. Das BSH gibt Standards als technische Regelwerke für Offshore-Windenergieanlagen heraus, die unter Mitwirkung von Expertengruppen erarbeitet und weiterentwickelt werden. In diesen Standardisierungsprozess bringt die BAW ihr vorhandenes wasserbauliches und geotechnisches Expertenwissen ein und berät das BSH bei den technischen Fragen während des Genehmigungsprozesses. So sind im Rahmen der Freigabeprozesse umfangreiche technische Unterlagen der Antragsteller zu bearbeiten. Dabei werden immer wieder wesentliche fachliche Risiken für die Errichtung und den sicheren Betrieb deutlich, die in aufwändigen Fachgesprächen und Fachbeiträgen behoben werden müssen. Sie resultieren aus der Komplexität der Aufgabenstellung und der Randbedingungen, die nachfolgend beispielhaft betrachtet werden.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SEBA Hydrometrie GmbH & Co. KG durchgeführt. Die Erfassung von Pegelständen, Strömungsgeschwindigkeiten und Wellenausbreitung ist von großer Bedeutung für den Hochwasserschutz und für koordinierte Maßnahmen im Katastrophenfall. Deutschland verfügt über ein solides Netz an Überwachungsstationen, es besteht jedoch großer Bedarf an mobilen Lösungen für Wartungsarbeiten und zur Unterstützung im Hochwasserfall, wenn Messstationen ausfallen. Im vorliegenden Projekt wird ein autonomes, energieautarkes Messsystem entwickelt, welches Daten erfassen und weiterleiten kann. Neben den Anwendungsfeldern in Deutschland, besteht auch international ein großer Bedarf für ein solches System, womit sich für die beteiligten Firmen ein großer Absatzmarkt ergibt. Im Zuge der Entwicklung eines Messsystems mit autarker Energieversorgung zeichnet die Fa. SEBA Hydrometrie GmbH & Co. KG für die Auswahl repräsentativer Messstandorte verantwortlich, um die natürlich zur Verfügung stehenden Beschleunigungsanregungen in Gewässern oder in der Luft durch Testmessungen zu erfassen. Diese Voruntersuchungen dienen als Grundlage für die Entwicklung eines Pendelwandler-Systems durch die JuB und MST. Wichtige Arbeitsanteile des Antragstellers am Gesamtprojekt umfassen: die Entwicklung eines angepassten Online-Sensor-Konzepts zur stationären Messung der hydrologischen Leitparameter (Wasserstand, Wassertemperatur sowie elektrische Leitfähigkeit) sowie die Entwicklung und Systemintegration eines Telemetrie-Interface, welches sich für moderne Datenübertragungstechnologien (3G/LTE) bei gleichzeitiger geringer Energieverfügbarkeit eignet.

Bemessung von Seedeichen mit Grasböschung im Hinblick auf die Wellenbelastung

Das Projekt "Bemessung von Seedeichen mit Grasböschung im Hinblick auf die Wellenbelastung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik durchgeführt. Veranlassung und Zielstellung: Deiche stellen ein wesentliches Element zum Schutz der Außenküsten vor Landverlust und Überschwemmung bei Sturmfluten in Mecklenburg- Vorpommern dar. In erster Linie gelten ÜDeiche dem Schutz von im Zusammenhang bebauten Gebieten mit nur geringer Höhe über dem ÜMeeresspiegel und damit der Sicherheit der dort lebenden Menschen. Desweiteren können Deiche der Vermeidung schwerer materieller Verluste sowie unter Umständen zusätzlich oder ausschließlich dem Hochwasser- und Sturmflutschutz landwirtschaftlicher Nutzflächen dienen. Die Qualität der Grasnarbe als wesentlicher Bestandteil eines Grasdeiches sowie sein Aufbau und seine Geometrie bestimmen maßgeblich die Funktionalität bei der Abwehr von Sturmfluten. Sowohl die Beurteilung der Belastbarkeit des Deiches, die hauptabhängig vom Schutzvermögen der Grasnarbe ist, als auch die wellendämpfende Wirkung des Vorlandes sind bis heute mit einigen Unsicherheiten verbunden. Bearbeitungsschwerpunkte: Zunächst ist es erforderlich, theoretische Grundlagen zur Beschreibung aller relevanten, am Deich auftretenden Belastungsgrößen aus dem derzeitigen wissenschaftlichen Kenntnisstand herauszuarbeiten und auf die im betrachteten Küstengebiet vorhandenen Bedingungen anzuwenden. Desweiteren sollen auf der Grundlage von Untersuchungen der Grasnarbe verschiedener Deichabschnitte östlich von Warnemünde Aussagen zum derzeitigen Zustand der Deiche und eine Möglichkeit zur Klassifizierung der Wehrhaftigkeit bzw. des Schutzvermögens der Grasnarbe dieser Deiche erarbeitet werden. Dazu werden an jedem Untersuchungsabschnitt Bodenproben bis 1 m tief genommen sowie die auf der Böschung vorhandenen Grasarten bestimmt, um daraus Aussagen bezüglich ihrer Eignung abzuleiten.

Entwicklung eines Turmkopfmodelles für die Nutzung auf einer schwimmenden Plattform

Das Projekt "Entwicklung eines Turmkopfmodelles für die Nutzung auf einer schwimmenden Plattform" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von aerodyn engineering gmbh durchgeführt. Für das Verbundprojekt HyStOH soll eine Windenergieanlage angepasst bzw. so umkonstruiert werden, dass sie auf einem schwimmenden Fundament eingesetzt werden kann. Hierzu bedarf es einiger neuer Ansätze. Es gibt erhebliche Unterschiede im Vergleich zu heutigen Anlagen. Zu nennen wären ein ovaler Turmanschluss für den Turbinenkopf, die azimutlose Verbindung zwischen Turm und Turbinenkopf sowie die Anpassung der Anlage an die zusätzlichen Beschleunigungen durch die resultierenden Kräfte aus Wind, Welle und Strömung. Hierzu müssen mit einem Zertifizierer zunächst die Lastfälle erarbeitet werden, die für die Auslegung der Anlage entscheidend sind. Hieraus werden dann die entsprechenden FEM und Lebensdauerberechnungen erstellt sowie die Komponenten an die besonderen Bewegungen und Beschleunigungen angepasst. Als Basis dient die SCD 6.0 MW von aerodyn. Zum Teil können Bauteile aus dem vorhandenen System in diese neue Anlage einfließen. In diesem Fall werden die Teile auf Verwendbarkeit überprüft bzw. wenn notwendig neu spezifiziert. Neue Komponenten werden entsprechend spezifiziert. Das Ziel ist ein CAD-Modell einer Windenergieanlage welches auf das HyStOH-Fundament angepasst ist. Dies Modell enthält alle wesentlichen Parameter wie z. B. Materialauswahl oder Normen für eine spätere Erstellung von Fertigungsunterlagen.

Sub project: neoPILE

Das Projekt "Sub project: neoPILE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme, Standort Bremerhaven durchgeführt. Derzeit werden sehr große Monopiles für Offshore-Windenergieanlagen entwickelt. Durch die geänderten Abmessungen ändern sich deren Eigenschaften signifikant. Die größten Unsicherheiten bezüglich der Gültigkeit bekannter Designmethoden liegen in den folgenden Bereichen vor: a) Änderung des Pfahltragverhaltens durch größere Durchmesser, b) Änderung des Tragverhaltens aufgrund des Einbringverfahrens (rütteln, rammen) und c) Berechnung der dominierenden Wellenlasten. Unsicherheiten in den genannten Bereichen führen derzeit zu konservativen Monopiledesigns. Diese Themen werden im vorliegenden Projekt numerisch (Basis sind Ergebnisse der Projekte OneWind, BMU, FKZ 0325131 und FKZ 0325131A und SmartBlades, BMU, FKZ 0325601B) und mit Hilfe von Großversuchen an lateral-belasteten Pfählen (Versuchseinrichtung wurde gefördert durch BMU, FKZ 0325320) untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse und Methoden können für weniger konservative Monopiledesigns genutzt werden. Durch die resultierende Gewichtsersparnis können in Zukunft Material-, Transport- und Installationskosten gespart werden. Das Vorhaben gliedert sich in folgende Arbeitspakete: AP 1: Entwicklung des Referenzfalls AP 2: Versuchsplanung und Herstellung der Teststrukturen AP 3: Durchführung der Versuche im TTH, Interpretation und Validierung AP 4: Numerische Untersuchungen zum Durchmessereinfluss und Einbringverfahren AP 5: Modellentwicklung zur Berechnung welleninduzierter Kräfte AP 6: Validierung und Verfeinerung der welleninduzierten Kräfte AP 7: Projektmanagement.

Vorhaben: Flächenhafte Vorhersage von Wasserständen mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung für die gesamte Küstenlinie der Deutschen Nordsee - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN

Das Projekt "Vorhaben: Flächenhafte Vorhersage von Wasserständen mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung für die gesamte Küstenlinie der Deutschen Nordsee - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Siegen, Forschungsinstitut Wasser und Umwelt, Abteilung Wasserbau und Hydromechanik durchgeführt. Ziele: Frühwarnsysteme für Sturmfluten und Hochwasser basieren ausschließlich auf der Vorhersage von Wasserständen. Andere Belastungsgrößen (z. B. Wind, Wellen) sowie die Widerstandsfähigkeit der Schutzanlagen (z. B. Deiche, Hochwasserschutzmauern) werden nicht berücksichtigt. Dennoch kann es bereits vor Erreichen des Bemessungsereignisses aufgrund ungünstiger Überlagerung von Effekten (z. B. zeitgleiches Eintreten mehrerer Belastungen) sowie des frühzeitigen Versagens der Hochwasserschutzanlage (z. B. aufgrund lokaler Inhomogenitäten oder Vorschädigungen) zu einem Überflutungsereignis und damit zur Gefährdung kommen. Dieses Ereignis kann auf der Grundlage bestehender Frühwarnsysteme weder im Fluss- noch im Küstenbereich rechtzeitig erkannt werden. Daher ist es erforderlich, für Hochwasserschutzanlagen am Beispiel von Seedeichen ein sensor- und risikobasiertes Frühwarnsystem zu entwickeln, das alle relevanten Prozesse inkl. Kaskadeneffekte (d. h. durch ein bestimmtes Ereignis ausgelöste Versagens- oder Schadensfälle zwischen voneinander abhängigen Systemen) berücksichtigt, eine rechtzeitige Warnung veranlasst und den Verantwortlichen zuverlässige und robuste Echtzeitdaten in einem GeoPortal zur Verfügung stellt. Im Teilprojekt 1 (TP1) von EarlyDike werden neue Methoden zur flächenhaften Vorhersage von Wasserständen mit hoher zeitlicher (d. h. von mind. 15 Min.) und räumlicher (d. h. in Abständen = 1 Kilometer) Auflösung für die gesamte Küstenlinie der Deutschen Nordsee entwickelt. Hierzu kommt ein hydrodynamisch-numerisches Modell zum Einsatz, mit dessen Hilfe mindestens 65 Jahre Wasserstandsinformationen für die gesamte Deutsche Nordseeküste simuliert werden. Die Modellbildung erfolgt auf Basis aktueller bathymetrischer Informationen, meteorologischer und astronomischer Randbedingungen sowie den für die betrachtete Periode relevanten Änderungen des mittleren Meeresspiegels. Die auf diese Weise generierten Wasserstandsinformationen für die Vergangenheit werden zur Ableitung empirischer Windstau-Formeln genutzt, die anschließend unter Verwendung meteorologischer und ozeanografischer Randbedingungen in den operationellen Betrieb integriert werden können. Hierdurch sollen bereits bestehende operationelle Modelle zur Hochwasservorhersage an der Küste verbessert, d. h. von einer punktuellen Betrachtung auf die gesamte Küstenlinie erweitert werden. Die Ergebnisse aus TP1 werden benötigt, um das übergeordnete Projektziel zu erreichen; die Ergebnisse fließen direkt in die anderen Teilprojekte ein.

Küstenschutzkonzeption Hiddensee

Das Projekt "Küstenschutzkonzeption Hiddensee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik durchgeführt. Veranlassung und Zielstellung: Die Problematik des Küstenschutzes sowie die der Küstenveränderung sind seit jeher untrennbar mit der Insel Hiddensee verknüpft. Die zahlreichen Sturmflutereignisse aus der Vergangenheit sowie deren Folgen für die Menschen und das Land zeigen, dass die ständige Unterhaltung und Optimierung der vorhandenen Küstenschutzanlagen oberste Priorität haben müssen. Insbesondere die Verhinderung von Durchbrüchen ist auf Grund der Entstehung und derzeitigen Topographie der Insel vor allem für den südlichen Teil von großer Bedeutung. Infolge der Belastung der Küsten von Hiddensee durch Wellen, Strömungen und wechselnde, hohe Wasserstände kommt es zu einer ständigen Veränderung der Küstenlinie. Die möglichst genaue Kenntnis der Ursachen und Abläufe dieser Küstenveränderungen sowie deren Prognose für einen bestimmten Zeitraum sind für die effiziente Planung wirksamer Küstenschutzmaßnahmen unerläßlich. Aus diesen Zusammenhängen ergibt sich das spezielle Aufgabengebiet dieser 'Küstenschutzkonzeption Hiddensee', in der hauptsächlich das Flachküstengebiet südlich von Neuendorf - Plogshagen hinsichtlich der o.g. Probleme untersucht werden soll, da sich hier mehrere potentielle Durchbruchstellen befinden. Ziel dieser Arbeit soll es deshalb sein, die möglichen Auswirkungen eines Durchbruches im genannten Gebiet auf die Entwicklung der Insel Hiddensee selbst sowie die auf Ummanz und Rügen (Lieschow) zu erfassen. Dabei stehen Fragen zur Veränderung der Hochwassersituation und Wellenbelastung für Ummanz und die Westküste von Rügen, dem Erfordernis der weiteren Unterhaltung und Rekonstruktion der vorhandenen Küstenschutzanlagen in diesem Gebiet und dem Einfluß der Sedimentbewegung auf die Entwicklung des Durchbruches im Vordergrund. Bearbeitungsschwerpunkte: Ausgehend von der Bestimmung der anzusetzenden Seegangsbelastung erfolgt eine Analyse und Bewertung der momentan vorhandenen Nutzungs- bzw. Durchbruchsicherheit. Für die gefährdeten Bereiche wird die Entwicklung eines möglichen Durchbruches abgeschätzt. Die Untersuchung der Auswirkungen eines möglichen Durchbruches im Bereich der Klimphores-Bucht auf das Strömungsgeschehen, Wellenklima und die Wasserstände im Schaproder und Vitter Bodden erfolgte mit Hilfe eines zweidimensionalen hydrodynamischen FE- Modells und der Software SMSTM 5.0.

Renaturierung schwefelsaurer Tagebauseeböschungen

Das Projekt "Renaturierung schwefelsaurer Tagebauseeböschungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften (FIB) e.V. durchgeführt. Im Süden Brandenburgs vollzieht sich ein umfassender sozioökonomischer und landschaftlicher Wandel. Aus ehemaligen Braunkohlentagebauen entsteht eine weiträumige Wasserlandschaft. So sind im gesamten Lausitzer Revier bereits etwa 162 km2 neue Wasserflächen entstanden. Die Seenlandschaft weist ein erhebliches Potential u. a. für den naturbetonten Tourismus auf. Das Land Brandenburg investiert deshalb in verschiedene Infrastrukturvorhaben wie z. B. dem Bau schiffbarer Verbindungen zwischen den Tagebauseen. Diese Maßnahmen gehen über die Verpflichtungen der LMBV als Sanierungsträger hinaus und dienen der Entwicklung einer attraktiven Bergbaufolgelandschaft (VA 2007, §4-Maßnahmen: Erhöhung des Folgenutzungsstandards). Eine ernste Herausforderung für die Entwicklung des Lausitzer Seenlandes stellt die weitreichende geochemische Versauerung dar, bedingt durch die bergbauliche Belüftung und nachfolgende Verwitterung von Pyrit. Um die Tagebauseen dennoch nutzen zu können und diese schadlos an die bestehenden Fließgewässer anzubinden, werden bereits verschiedene Maßnahmen zur Verbesserung der Gewässerqualität erprobt bzw. durchgeführt. In dem vorangeschrittenen Stadium der Flutung wird deutlich, dass die zukünftigen Ufer stark technogen geprägt sind. Es dominieren monoton geneigte Böschungen, die in weiten Teilbereichen als Rohbodenflächen anzusprechen sind. Als eine Ursache in der verzögerten bzw. ausbleibenden Vegetationsentwicklung dieser Uferbereiche wird die geogene Versauerung der verkippten Bodensubstrate angenommen (schwefelsaure tertiäre Deckgebirgsschichten). Eine verzögerte Vegetationsentwicklung der Tagebauseeufer ist jedoch nachteilig, da das Röhricht wichtige Aufgaben übernimmt, die für eine ökologisch hochwertige und touristisch attraktive Seenlandschaft von Bedeutung sind: Das Röhricht ist (1) ein typischer Lebensraum entlang der Wasserflächen und stellt (2) eine bedeutsame Aufwertung des Landschaftsbildes dar. Schilf schützt (3) das Ufer gegen Erosion durch Wellenschlag und kann so (4) erosionsbedingte Säureeinträge vermeiden. Der Röhrichtgürtel kann zudem (5) zur biogenen Alkalinisierung des Wasserkörpers beitragen. (Text gekürzt)

Vorhaben: Konzept und Konstruktion von teilbaren Standbeinen für den Einsatz im Semi-Jack-Up

Das Projekt "Vorhaben: Konzept und Konstruktion von teilbaren Standbeinen für den Einsatz im Semi-Jack-Up" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von INNOVEN GmbH durchgeführt. Definition von Entwurfsvorgaben und Grundkonzept für ein innovatives Mehrzweck-Service-Schiff für Offshore-Windenergieanlagen. Auslegung der Maschinenanlage und des Jack-up Systems mit segmentierten Hubbeinen, sowie energetische Optimierung des Schiffsentwurfs. Das Verbundprojekt besteht aus 8 Arbeitspaketen. An 5 dieser Arbeitspakete hat die INNOVEN GmbH einen wesentlichen Anteil. Diese belaufen sich auf die Konzepterstellung für das Mehrzweck-Service-Schiff, die konstruktiven Aspekte der segmentierten Standbeine und die energetische Optimierung des Gesamtentwurfs.

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