SOOP: Sichere Offshore-Operationen

Ein Verbundforschungsvorhaben zur Erhöhung der operativen und personellen Sicherheit im Rahmen von Offshore-Installations- und -Wartungsarbeiten auf See.

MitwirkendeProf. Dr.-Ing. Holger Korte, Prof. Barbara Brucke, Prof. Dr. Alexander Härting, Prof. Dr. Christoph Wand, Prof. Dr. Peter Wengelowski
MitarbeiterIngo Ihmels, Jan Richter, Benjamin Zerhusen

Forschungsvorhaben

Seit dem 17.03.2011 fördert das niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) das Verbundforschungsvorhaben SOOP mit einem Fördervolumen von 2,5 Mio € über einen Zeitraum von 3,5 Jahren. Die Partnerschaft des Vorhabens wird gebildet durch das OFFIS Institut für Informatik Oldenburg, die Carl von Ossietzky Universität Oldenburg (Department für Informatik), die Hochschule Emden/Leer (Fachbereich Technik) sowie die Jade Hochschule (Fachbereich Seefahrt und Logistik), die durch eine Reihe von Akteuren der maritimen und Offshore- Branche sowie der Energiewirtschaft unterstützt werden. Dazu zählen insbesondere die Ems Offshore GmbH, Business Technology Consulting AG, IBM Hannover, ENKO, InnoTec DATA GmbH & Co. KG, Universität Rostock und weitere.

Die Ziele des Vorhabens bestehen in der Entwicklung von Werkzeugen und Methoden zur durchgängigen Planung, Risiko-Analyse, Simulation, Training und Durchführung von Offshore-Operationen am Beispiel von Windpark-Installations- und -Reparaturarbeiten in den deutschen Küstengewässern mit Hilfe von selbstorganisierenden Sensornetzwerken und Risiko-Analyse-Werkzeugen vor Ort.

Das Teilprojekt der Jade Hochschule mit einem Förderumfang von ca. 500.000 € umfasst darin Aufgaben zur Generierung von Beispielszenarien in den verschiedenen Realisierungsstufen des Vorhabens zur Modellierung, Erprobung und Validierung der Entwicklungen der Partner in den Simulatoren des Fachbereichs, dem Manöverbecken und auf See. Ergänzt werden diese Arbeiten durch eigene Referenzuntersuchungen zur Analyse von Schiffsbewegungen im Seegang und der Beschreibung maritimer logistischer Ketten für die Offshore-Installation und Wartung von Windenergie-Anlagen.

Motivation

Arbeiten auf See sind stets verbunden mit Gefahren für Mensch und Technik. Wind, Seeschlag, Nässe, Bewuchs und Sonneneinstrahlung bedrohen zu jeder Zeit technische Einrichtungen auf See. Nicht nur bei der Errichtung der Anlagen, sondern auch bei Wartung und insbesondere zur Schadensbehebung ist vor Ort unter schwierigen Bedingungen zu arbeiten. Durch die Vielzahl der Risiken und ihre hohe Kombinationsmöglichkeit wird das Wartungspersonal vor sich ständig ändernde Aufgaben gestellt. In Zusammenhang mit einer sich wandelnden Umwelt, die geprägt ist durch größere Extreme und rasantere Wechsel, gewinnen Dynamik und Prädiktion von Natur und Prozess im Handeln der Besatzungen eine immer bedeutendere Rolle. Offshore-Operationen, wie die im Szenario skizzierte Errichtung und Wartung von Windkraftanlagen, tragen somit ein erhebliches Sicherheitsrisiko in sich. Mehrere Fahrzeuge mit schweren Geräten einhergehend mit Menschen, die Montagetätigkeiten durchführen, müssen sicher in einer großen Bandbreite von Umweltbedingungen kooperieren. Das Gefährdungsrisiko ist erheblich. Hier setzt das Projekt an.

Beschreibung der Szenarien

Die Beherrschung der Heavy Lift-Technologie für Offshore-Installationen kann einen Beitrag zur Stärkung der europäischen Schiffbauindustrie leisten [1]. Das neu gegründete International Council of Heavy Lift and Project Cargo Carriers (Heavy Lift Club, HLC) unterstreicht das deutlich. Die wesentlichen Schwierigkeiten dieser Technologie zur Beherrschung auf See bestehen vor allem in der nicht vorhersagbaren mechanischen Belastung der Kranbauteile infolge der Bewegung im Seegang, weshalb in den deutschen Küstengewässern auf die sogenannte Jack-up-Technologie mit vier ausfahrbaren Stelzen zurückgegriffen wird. Dabei wird der Einfluss des Seegangs auf die Querbelastung der Stelzen reduziert [2].

Für das Projekt wurden folgende Schlüsselszenarien festgelegt:

Lade- und Montageoperation durch ein oder mehrere Kräne

Durch ihre Möglichkeit der Verankerung auf dem Meeresboden kann die Komplexität der Verlade-Operation reduziert werden. Es soll die Beladung, Umladung und Montage von Schwergut unter Offshorebedingungen modelliert, simuliert und überwacht werden. Dabei können ein oder zwei Kräne zum Einsatz kommen. Kräne und Maschinen werden durch einfache kinematische Ketten modelliert. Schwerpunkt liegt in ihrer Missionsbeschreibung und der Verhaltensbeschreibung der beteiligten Personen. Ergänzt werden soll dieses Szenario durch die Berücksichtigung von Windeinflüssen, um Sensornetze in dieses Szenario zu integrieren.
Diese Untersuchungen und gefundenen Lösungen können 1:1 im zurzeit gebauten Heavy Lift-Simulator in Elsfleth erprobt und ggf. übernommen werden.

Jack-Up Schiff (BELUGA HochTief)

Umsteigeoperationen

Die Übernahme von Personal auf eine Windkraftanlage und ihre Erklimmung wird durch die vorherrschenden Umweltbedingungen maßgeblich beeinflusst. Das Szenario kommt zwar in der Seefahrt häufiger vor (z. B. Lotsenübergabe), ist aber hier wegen der fehlenden Möglichkeit des Lee-Machens besonders gefährlich. Das zeigen z. B. die Probleme, die im letzten Winter eine Bergung des Personals von einer Windenergie-Anlage (WEA) von Alpha Ventus verhindert haben.
Dient das erste Szenario insbesondere der Entwicklung der Verhaltens- und Missionssimulation ist dieses zweite Szenario insbesondere auf die Erprobung und den Einsatz der Sensornetzwerke ausgerichtet. Beide sind aber elementare Bausteine einer möglichen, weitaus komplexeren Szenerie, welche beim Aufbau von Offshore WEA, ihrer Wartung und Erneuerung immer wieder erfolgt, deren Parametervielfalt und Prozessdatenmenge es zu beherrschen gilt. Die Konkretisierung einer komplexen Testszenerie hängt damit auch mit den während der ersten Projektphasen gemachten Seeerfahrungen der Praxispartner ab und stellt einen wichtigen Arbeitspunkt im Projekt dar.

 

Quellen
[1]    http://www.offshore-technology.com/features/feature65273
[2]    www.marin.nl/web/Ships-Structures/Offshore-structures/Jackup.htm


Weitere Informationen

SOOP Webseite