Christopher Krause, Technische Universität Hamburg
Die bisher zum seegehenden Transport von extragroßen Monopiles genutzten Möglichkeiten verfügen nur über ein unzureichendes Seeverhalten, woraus eine Beschränkung auf akzeptable Umweltbedingungen erfolgt. An diese Masterarbeit wird deshalb die Aufgabe gestellt, die technisch beste Lösung für einen ganzjährigen Monopiletransport über den Nordatlantik zu erarbeiten und den Schiffsentwurf hierfür durchzuführen.
Durch Betrachtung der definierten Ladungseigenschaften, der verfügbaren Krankapazitäten, dem Transport von Monopiles an Land und den erwartbaren Seegangsbedingungen wird gefolgert, dass ein RoRo-Frachtschiff mit zwei Ladungsdecks zum Transport von neun Monopiles je zuvor definierter Rundreise sinnvoll ist. Durch die Wahl der Ladungsanordnung mit drei Monopiles auf dem Haupt- und sechs auf dem freien Oberdeck ist es möglich, eine Schiffsform zu entwerfen, die bei einem akzeptablen Widerstand über ein gutes Seeverhalten verfügt. Die seegehenden Eigenschaften des Schiffes werden durch Berechnungen mit E4-Rolls nachgewiesen, sodass eine signifikante Wellenhöhe von 8,5 m bei angemessener Geschwindigkeit ertragen werden kann. Es wird außerdem gezeigt, dass die Antriebsanlage eine ausreichende Leistungsfähigkeit besitzt, um die sicheren Fahrtzustände in schwerer See erreichen zu können. Das zugrundeliegende Antriebskonzept besteht aus mittelschnelllaufenden Dieselmotoren und umfangreichen elektrischen Maschinen, welche von zwei Dieselgeneratoren gespeist werden. Zusammen kann so eine Propulsionsleistung von 36 MW an die beiden Propellernaben abgegeben werden. Durch die Installation der elektrischen Maschinen ist außerdem eine flexible Leistungsverteilung möglich, sodass das Schiff die Fähigkeit besitzt, selbsttätig gegen höhere Windgeschwindigkeiten An- und Ablegen zu können.
Auf Grund des Mangels an Vergleichsschiffen stellt die Bestimmung des Stahlgewichts eine Herausforderung dar. Hierfür wird für jeden der sechs Strukturabschnitte eine Auslegung der Längsbauteile mit DNV-Poseidon und der Querbauteile durch vorschriftsgemäße Trägerberechnungen durchgeführt. In Summe mit den übrigen Gewichtsgruppen ergibt sich das Schiffseigengewicht, sodass Berechnungen der Stabilität zur See und während des Ladeprozesses möglich sind. Die Kriterien zur Intakt- und Leckstabilität werden bei der gewählten Raumaufteilung eingehalten und bieten Flexibilität bei der Beladung. Für die Durchführung des Be- und Entladeprozesses ist es erforderlich, dass sich der Tiefgang und Trimm gegenüber dem Kai nicht verändert. Durch die Auswertung von 71 Ladestufen wird bestätigt, dass die vorgesehenen Ballasttanks hierfür ausreichend sind. Gleichzeitig ergeht aus der hydrostatischen Auswertung dieser Ladestufen, dass auch hier genügend Stabilität vorliegt.
Da die Beladung des Oberdecks nicht durch Krane erfolgen soll, sind zwei identische Hebeanlagen an Bord vorgesehen. Die notwendige Hubkraft wird durch 16 Hydraulikzylinder gewährleistet, deren überschlägige Auslegung zu einem Kolbendurchmesser von 500 mm führt. Auf Grund der Raumanordnung muss der Hub dieser Kolben durch Seilzüge verdoppelt werden, wodurch sich allerdings auch die Kolbenkraft verzweifacht. Weitere hydraulische Anlagen sind zur Schwingungsdämpfung der Monopiles notwendig, da deren Biegeeigenfrequenz in einem ungünstigen Bereich liegt.
Der erarbeitete Schiffsentwurf wird auf die Erfüllung der Transportaufgabe unter Beachtung der Energieeffizienz und Triebhausgasemission geprüft. Es wird festgestellt, dass der erarbeitete Schiffsentwurf keine Einschränkung für die Transportkette der Monopiles darstellt. Des Weiteren wird ersichtlich, dass die Verwendung von fossilem Dieselkraftstoff durch die geltenden Vorschriften zukünftig schärfer eingeschränkt wird, sodass Maßnahmen zur Verringerung der Klimawirksamkeit zeitnah erforderlich sind.