Hier bei IWES betrachten wir die Wetterrisiken mit Hilfe der „Advanced Weather Time Series Scheduling“ (AsWaTSS)-Methode, die präziser ist als Statistiken, sowie die Häufigkeiten von Aufgaben. Für die Offshore-Windindustrie analysieren und prüfen wir Zeitpläne von Offshore-Transport- und Installationen (T&I)-Projekten hinsichtlich der Wetterrisikoanalyse (witterungsbedingte Ausfallzeiten). Unser Alleinstellungsmerkmal ist dabei, dass wir mit unserem in-house Tool und Projektzeitplänen arbeiten, die uns direkt vom Kunden über eine Projektmanagementsoftware zur Verfügung gestellt werden. Wir kombinieren dabei Themen von Projektsimulation, Wettersystemen und Projektplanung.
IWES-Beratungsservices zu Wetterrisiken
Offshore-Windparkinstallationen sind wegen der rauen und unvorhersehbaren Bedingungen auf See witterungsbedingten Risiken ausgesetzt. Um die Sicherheit der Arbeitskräfte und der Ausrüstung sicherzustellen, gelten strikte Wettereinschränkungen für bestimmte Vorgänge, wie beispielsweise eine Begrenzung der maximalen Windgeschwindigkeit für die Installation von Rotorblättern oder einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit beim Kabelverlegen. Das Warten auf günstigere Witterungsbedingungen kann zu Ausfallzeiten und Dominoeffekten führen, und somit zusätzliche Kosten verursachen.
Die Beurteilung von Wetterrisiken ist eine Standardpraxis in der Installation und Wartung von Offshore Windparks. Die Innovation liegt dabei darin, historische Wetterdaten zu verwenden, um verfügbare Wetterfenster präziser einzuschätzen – im Vergleich zu Wetterfensterstatistiken – und so die Betriebskosten auf See zu minimieren. Obwohl die Windindustrie in den letzten Jahren immense Fortschritte gemacht hat, führte doch die begrenzte Verfügbarkeit von Installationsschiffen zu exorbitanten Chartergebühren. Vertragspartner und Betreiber sollten darüber verhandeln, wer die Kosten für witterungsbedingte Verzögerungen zu tragen hat, um die Wetterrisiken möglichst gering zu halten.
Um diese Risiken zu mindern, verwendet das COAST-Tool von Fraunhofer IWES einen umfassenden Ansatz in der Projektplanung. Es liefert eine bessere Analyse der mit dem Projekt in Verbindung stehenden Risiken wie z. B. das Ausmaß potenzieller Verzögerungen im Projektzeitplan vorauszusagen und die finalen Projektkosten zu berechnen. Dieser Ansatz liefert wertvolle Erkenntnisse zu potenziellen Dominoeffekten.
Präzise Berechnungen mit der COAST-Software
Was ist COAST und was macht es so besonders?
Das maßgeschneiderte COAST-Tool kann durch diskrete Zeitreihensimulation Wetterfenster berechnen und so die relativen und gesamten Verzögerungen im Projektzeitplan quantifizieren. Ein Offshore-Projekt besteht üblicherweise aus einer Reihe miteinander verknüpfter Aktivitäten oder Aufgaben, von denen einige Wettereinschränkungen unterliegen.
COAST simuliert die Projektaufgaben mit ihren operationellen Grenzen in jährlichen Zeitreihen aus historischen Wetterdaten und sucht nach Wetterfenstern, in denen alle Bedingungen günstig sind. Besonders dabei ist, dass COAST Projektzeitpläne, die mit Projektmanagementsoftware wie PRIMAVERA P6 und Microsoft Project erstellt wurden, mit witterungsbedingten operationellen Einschränkungen integriert.
COAST kann so abgestimmt werden, dass es verschiedene Attribute jeder Aufgabe in den Projektplan einbezieht:
- Das Verhältnis zu anderen Aufgaben (z.B. die Aufgabe kann erst starten, wenn die Vorgängeraufgabe abgeschlossen ist),
- zeitliche Beschränkungen (z.B. die Aufgabe soll so bald wie möglich beginnen, oder sie kann in einem bestimmten Monat nicht stattfinden aufgrund der Laichzeit einer Fischart),
- witterungsbedingte Einschränkungen (die Aufgabe kann nicht stattfinden, wenn die Temperatur unter Null Grad fällt, da sonst Kabel brechen könnten),
- und die Location, die besonders relevant bei Kabelverlegungen ist, bei denen die Wetterbedingungen über die gesamte Kabelstrecke hinweg variieren können.
Darüber hinaus ist COAST auch in der Lage, Aktivitäten in kleinere Wetterfenster aufzuteilen, falls die Aktivität so durchgeführt werden kann.
Ein Fokus: Risikominimierung bei der Kabelinstallation
Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) stellen die Netzanbindung für deutsche Offshore-Windparks her. Das Verlegen von Exportkabeln ist ein Prozess voller Herausforderungen, und so sollte die Kabelroute sorgfältig geplant werden, um felsigen Meeresboden und Umweltschutzgebiete zu vermeiden. Spezielle Schiffe sind für schwere und große Kabel erforderlich und ganz allgemein ist dies ein Prozess, der sehr stark von Witterungsbedingungen abhängt; siehe Abb. 1.
Abb. 1. Anschluss des Windparks in Westlich Adlergrund. Die Herausforderung hierbei: Gebiete mit unterschiedlicher Wassertiefe (flache und mittlere Wassertiefen) und die Insel Rügen beeinflussen die Umweltbedingungen – Windrichtung, Wellen [Abbildung erstellt mit M Map].
Wie gehen die ÜNB damit um? Sie bringen eine EU-weite Ausschreibung auf den Weg, in der Hersteller ihre Projektzeitpläne für die Bereitstellung und Installation des Anschlusses einreichen, einschließlich der Zeit, die sie warten müssen, bis die Witterungsbedingungen für die Arbeiten geeignet sind, auch bekannt als „waiting on weather“ (WoW) . So kann der ÜNB das beste Angebot vergleichen und auswählen und dabei Faktoren wie Projekteffizienz, Kosten und witterungsbedingte Ausfallzeiten berücksichtigen.
Die Überprüfung der Prognosen des Anbieters zu witterungsbedingten Ausfallzeiten hat bereits zu verschiedenen Kollaborationen zwischen ÜNB und Fraunhofer IWES geführt. Diese Zusammenarbeiten umfassen die Evaluation und Überprüfung der Wetter- und Projektrisiken der Angebote sowie die Analyse der Qualität der Projektzeitpläne für die Kabelverlegung.
Bei der Risikoevaluation von Kabelverlegungen für einen ÜNB prüfen wir die Vorschläge der Anbieter und erstellen einen Vergleich all ihrer Ergebnisse im Hinblick auf Fragen wie: Wie sieht die Aufwandsverteilung an verschiedenen Orten aus? Welche Auswirkungen hat die Verzögerung einer Aufgabe auf die gesamte Projektdauer? Wie sieht die Wetterrisikoverteilung aus? Wie viel Geld muss der ÜNB zur Seite legen, um witterungsbedingte Verzögerungen aufzufangen? Und viele weitere Fragen.
Bei der Qualitätsprüfung von Projektzeitplänen führen wir eine tiefgreifende Analyse sämtlicher im Zeitplan beschriebenen Aufgaben durch. Die Attribute jeder Aufgabe werden untersucht, das Verhältnis der Aufgabe zu anderen Aufgaben, der Einfluss des Wetters auf witterungsunabhängige Aufgaben sowie auch das Projekt-Controlling. Ein tiefgreifendes Verständnis des Projektzeitplans zwischen T&I-Vertragspartnern und Auftraggeber ermöglicht uns, die Auswirkungen von witterungsbedingten Ausfallzeiten zu bestimmen und Bottleneck-Aktivitäten herauszuarbeiten, die zu beträchtlichen Verzögerungen führen. Durch eine Netzplananalyse und die Bestimmung von Hochrisikobereichen bieten wir zielgerichtete Empfehlungen, um Verzögerungen zu reduzieren und die gesamte Projektperformance zu verbessern.
Schließlich können wir dank unserer detaillierten Analyse von Wetterrisiken und Projektzeitplänen dem ÜNB ein umfassendes Verständnis der Angebote potenzieller Vertragspartner bieten. Dies wiederum erlaubt es dem ÜNB bei der Vergabe des Zuschlags eine informierte Entscheidung zu treffen.
Unsere COAST-Analysen stehen für alle geplanten Offshore-Projekte zur Verfügung, einschließlich Windparkinstallationen oder dem Rückbau und dem Austausch von großen Bauteilen.
Mehr Informationen hier:
Großskalige Windparkeffekte – Ein zentraler Beitrag zum wirtschaftlichen Betrieb eines Windparks? (fraunhofer.de)
Wellen, Boje, Offshore-Windenergie: Windmessung in der Deutschen Bucht (fraunhofer.de)