Pfahl-Boden-Interaktion

Motivation und Ziele

Gemäß den Zielen der Bundesregierung soll die Kapazität der in der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) erzeugten Offshore-Windenergie in den kommenden Jahren kontinuierlich gesteigert werden. Trotz dieses stetigen Wachstums ist das Szenario für das Ende der Lebensdauer der Windenergieanlagen und vor allem ihrer Gründungen noch nicht vollständig festgelegt. Das deutsche Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) hat die Betriebsdauer für alle deutschen Offshore-Windparks auf maximal 25 Jahre festgelegt, sofern nicht anders genehmigt. Nach dieser ersten Genehmigungsdauer von 25 Jahren müssen alle Strukturen über und unter der Wasserlinie gemäß dem Stand der Technik stillgelegt werden. Der Umfang des Rückbaus der Fundamente von Offshore-Windkenergieanlagen (OWEA) ist in Deutschland in der Regel eine Einzelfallentscheidung, wobei die Entscheidung für einen Teilrückbau oder einen vollständigen Rückbau auf der technischen Machbarkeit sowie der Marktreife eines potenziellen Rückbauverfahrens basiert.

Angesichts der späteren Weiternutzung der für den Bau von Windparks genutzten Flächen, des Strebens nach einer vollständigen Kreislaufwirtschaft und ökologischer Aspekte ist zu diskutieren, ob eine vollständige Entfernung der Fundamentelemente angestrebt werden sollte. Eine mögliche Methode zum vollständigen Rückbau der als Gründungselemente verwendeten Monopfähle ist die Extraktion mittels hydraulischen Überdrucks. Hierzu wurden am IGG-TUBS Großversuche im Rahmen des Forschungsvorhabens DeCoMP durchgeführt . Auch das Forschungskonsortium GROW führte im Rahmen des Forschungsvorhabens HyPE-ST Versuche zu der genannten Extraktionsmethode durch. Die Untersuchungen zeigen, dass das Aufbringen eines hydraulischen Drucks auf das Pfahlsystem einen Einfluss auf den Pfahlwiderstand gegen die Extraktion hat. Die dafür verantwortlichen Mechanismen sind allerdings nicht abschließend identifiziert. Mögliche Ursachen sind eine Spannungsdegradation infolge einer Querschnittsaufweitung des Pfahls oder eine hydrodynamische Verformung des Korngerüsts, die den Kontaktbereich Pfahl-Boden verändert.

Am IGG-TUBS werden aktuell kleinskalige Versuche durchgeführt, in denen bildgebende Auswerteverfahren zum Einsatz kommen, um die Bewegung der Bodenpartikel im Pfahlinneren zu untersuchen mit dem Ziel die Pfahl-Boden-Interaktion während des Extraktionsvorganges sowie den zugrunde liegenden Versagensmechanismus besser zu verstehen. Für die Untersuchungen stehen ein Halbmodell sowie ein Modell für die Versuchsdurchführung im Computertomographen (CT) zur Verfügung.