Neue Wege zu beschreiten, ist derzeit mächtig angesagt. In Branchen wie der Offshore-Industrie ist das bisweilen leichter gesagt als getan – aber nicht unmöglich: Mit der Abkehr vom konventionellen Hub mit Hilfe von Kränen schlägt der Offshore-Dienstleister Allseas nach über dreißigjähriger Entwicklung derzeit einen vollkommen neuen Weg ein. Und ändert alles
Seit Ende 2014 gibt es im Ranking der größten Schiffe der Welt einen neuen Spitzenreiter: Am 17. November 2014 trat die Pioneering Spirit, damals noch unter ihrem ursprünglichen Namen Pieter Schelte, ihre erste Reise an, die sie von der Insel Geoje-daero im Südosten Koreas, Standort der Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME), vorbei am Kap der Guten Hoffnung nach Rotterdam führte. Kaum fertiggestellt, verwies das Schiff sämtliche bisherigen Rekordhalter auf die nachgeordneten Plätze. Dank seiner monströsen Abmessungen von 382 Metern Länge und 123,75 Metern Breite sowie eines Tiefgangs von bis zu 27 Metern besetzt der schwimmende Riese seither weit abgeschlagen die Spitze der Nahrungskette. Denn auch wenn es durchaus noch längere Schiffe gibt: Keines kommt auf eine derart abnormale Bruttoraumzahl (BRZ) von 403.342. Zum Vergleich: Die Queen Mary II erreicht eine BRZ von gerade einmal 148.528 und selbst die Jahre Viking, ein 1979 in Dienst gestellter, nachträglich auf 458,45 Meter verlängerter Supertanker, kam „nur“ auf 260.941 BRZ.
Doch wozu braucht man ein solch gigantisches Schiff? Und warum berichtet ein Baumagazin darüber?
Die Antwort ist in beiden Fällen die gleiche: Die Pioneering Spirit ist ein Arbeitsschiff, das in erster Linie für die Installation und die Demontage von extrem großen und entsprechend schweren Bauteilen in der Offshore-Industrie konzipiert ist. Solche Teile, wie beispielsweise die Plattform einer Bohrinsel, konnten bislang nur mit enormem Aufwand an Ort und Stelle aus mehreren Baugruppen montiert werden. Das neue Schiff soll es stattdessen ermöglichen, sogenannte „integrierte Decks“ en bloc auf- bzw. abzubauen und damit durch Ausführung der Montage- bzw. Demontagearbeiten an Land enorme Kosten zu sparen.
Mit seiner Fähigkeit kommt das Schiff genau zur rechten Zeit. Denn in den nächsten Jahren steht alleine in der Nordsee die Demontage von rund 600 Bohrinseln an, die bis zum Jahr 2040 wegen des Ablaufs ihrer Nutzungsdauer wieder abgebaut werden müssen. Gute Geschäftsaussichten also, die Allseas-Chef Edward Heerema noch durch Hinzufügen einer weiteren Schlüsselqualifikation verbesserte. Die Pioneering Spirit ist auch in der Lage, Offshore-Pipelines im S-Lay-Verfahren zu verlegen.
Geschichte und Hintergrund
Ein Schnellschuss ist die Konstruktion des Giganten allerdings nicht. Bereits 1987 hatte man bei Allseas nach Überlegungen des Schiffbauingenieurs und Offshore-Pioniers Pieter Schelte Heerema, Vater des Allseas-Eigentümers Edward Heerema, erste Planungen für ein solches Schiff aufgenommen. Schelte (1908 – 1981) hatte damals für schwere Hubarbeiten auf hoher See die Verbindung zweier Supertanker erwogen, um die Unterkonstruktion einer zu installierenden Plattform einer Bohrinsel in ihre Mitte zu nehmen und die Ladung durch partielles Fluten bzw. Abpumpen abzusetzen oder aufzunehmen.
Bei Allseas wurde diese Idee zunächst vor allem durch die Entwicklung eines entsprechenden Hubsystems konkretisiert, das es gestatten würde, die selbst bei noch so großen Schiffskörpern nicht vollständig eliminierbare dünungsbedingte Eigenbewegung beim Absetzen der Ladung in den Griff zu bekommen. Eine revolutionäre Idee, deren Realisierung sich indes noch Jahre hinziehen sollte. Nicht zuletzt, weil Allseas sie damals nur als Entwurf zu einem Arbeitsschiff begriff, das in der Lage sein würde, schwerste Lasten zu heben. Mit der Indienststellung der Saipem 7000 und der Thialf (anfangs DB102) sah es dann aber so aus, dass diese gigantischen Schwimmkräne mit tauchbarer Unterkonstruktion auf absehbare Zeit den Offshore-Markt beherrschen würden. So verschwanden die Pläne Heeremas zunächst in der sprichwörtlichen Schublade. Allerdings zeigte die vorherrschende Entwicklung des Offshore-Marktes hin zu immer größeren Anlagen, dass das Konzept von Schwimmkränen mit Hubkapazitäten von 14.200 Tonnen (Thialf) irgendwann an seine Grenzen stoßen würde. So wurde die Entwicklung des neuen Schiffstyps rund zehn Jahre später wieder aufgenommen.
1999 gründete Allseas daher die Excalibur Engineering mit dem Ziel, das bis dahin ausgearbeitete Konzept weiterzuentwickeln. Ausgedehnte Recherchen erbrachten allerdings, dass geeignete Schiffe für den geplanten Umbau in einem absehbaren Zeithorizont nicht zur Verfügung standen und zudem der Einbau der für eine dynamische Positionierung erforderlichen Propellergondeln an der Unterseite des Schiffes bei einem vollständigen Neubau zu erheblichen Einsparungen führen würde. Damit war die Marschrichtung für die nächsten Jahre vorgezeichnet. Mit ihrem im vorderen Schiffsdrittel katamaranähnlichen Doppelrumpf nahm das neue Konzept die ursprüngliche Idee in abgewandelter Form auf. Im vorderen Teil des Schiffes würde eine rechteckige, 122 Meter lange sowie ursprünglich 52 Meter breite Bucht entstehen, die um eine Bohrinsel manövriert werden kann.
Nach Abschluss der Entwicklungsarbeiten im Jahr 2004 lag die Länge des zu bauenden Schiffes, das den Namen Pieter Schelte bekommen sollte, bereits bei 360 Metern. Der Entwicklungsprozess jedoch war noch nicht abgeschlossen. Denn nach einer neuen Bestimmung der Ospar-Konvention zum Schutz von Nordsee und Nordatlantik mussten bei der Demontage ausgedienter Offshore-Anlagen nunmehr nicht nur die Plattformen selbst, sondern auch die bisweilen über hundert Meter tief auf den Meeresgrund reichenden, in Fachwerkbauweise aus Stahlrohren gebauten Fundamente, die sogenannten Jackets, abgebaut werden. Folglich müsste das neue Schiff in der Lage sein, auch diese Konstruktionen aufzunehmen respektive bei Neubauten an ihrem Bestimmungsort abzusetzen.
So mussten die Pläne zu dem Schiff abermals überarbeitet werden. Im Jahr 2007 schließlich stellte Allseas die Pläne für eine am Heck der Pieter Schelte zu installierende Kippvorrichtung vor, um die Jackets aus dem Wasser zu heben bzw. dorthin abzusenken. Doch zu diesem Zeitpunkt waren die gebräuchlichen Dimensionen dieser Jackets derart gewachsen, dass man ein Jahr später eine weitere Verlängerung der Rümpfe auf 384 Meter beschloss.
Auftragsvergabe und Ausrüstung
Im Juni 2010 erfolgte dann endlich die Auftragsvergabe an die südkoreanische Werft Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME). Bereits drei Jahre zuvor waren die Anlagen für den Antrieb und das System zur dynamischen Positionierung bestellt worden. Die Entwicklung des Hubmechanismus begann nahezu zeitgleich mit der Auftragserteilung an die Werft. Um abermals mit den neuesten Entwicklungen Schritt zu halten, entschied sich Allseas während der Bauphase zu einer letzten Planänderung: Im Verlaufe des Jahres 2012 wurde die Breite der Pieter Schelte um 6,75 Meter auf endgültige 123,75 Meter geändert. Infolgedessen verbreiterte sich die Bucht zwischen den vorderen Doppelrümpfen auf nunmehr 59 Meter, was dem Schiff erlaubt, selbst größte Plattformen anzusteuern. Möglich war diese Planänderung, weil die koreanische Werft die Steuerbord- und die Backbordseite des Doppelhüllenschiffes zunächst voneinander getrennt auf Kiel gelegt und die Verbindung beider Teile zum eigentlichen Rumpf erst nach dem Aufschwimmen vorgesehen hatte. Nach dem Zusammenfügen der Rumpfhälften wurde das Schiff bis zur endgültigen Fertigstellung des Rumpfes erneut auf ein Trockendock gelegt.
Für den Antrieb des Schiffes und seine während der Hubmanöver unabdingbare dynamische Positionierung steht eine komplexe Maschinenanlage zur Verfügung. Für den eigentlichen Antrieb sorgen insgesamt zwölf jeweils 6050 kW/8200 PS starke, elektrisch angetriebene Rolls-Royce-Propellergondeln. Die nötige elektrische Leistung liefern acht jeweils mit einem Generator gekoppelte 11.200 kW/15.200 PS starke MAN-V32/44CR-20-Zylinder-Diesel in V-Konfiguration mit Common-Rail-Einspritzung. Ein weiterer 9-Zylinder-Reihenmotor des Typs 9L32/44CR übernimmt die Stromversorgung aller anderen Einrichtungen. Insgesamt steht damit
eine Leistung von 94.460 kW/128.430 PS zur Verfügung. Die erzielbare maximale Geschwindigkeit ist aufgrund der enormen Wasserverdrängung des Schiffes relativ bescheiden: Mehr als 14 Knoten sind nicht drin.
Hubausrüstung
Nach ihrer Ankunft in Rotterdam machte die Pieter Schelte für die Endausrüstung zunächst in der Maasvlakte 2 im Prinses Alexiahaven fest. Zentraler Bestandteil ihrer umfangreichen technischen Ausstattung war dabei das revolutionäre „Topside Lifting System“ (TLS), welches in dieser Dimension bislang ohne Vorbild ist. Es besteht aus jeweils acht auf beiden Doppelrümpfen angebrachten Hebebalken, die jeweils paarweise in einer Haltevorrichtung zusammengefasst und mittels dieser auf dem Deck in Längsrichtung verfahrbar sind.
Sie sollen, sobald das Schiff mit seinem Vorderteil eine Offshore-Plattform umfahren hat, von beiden Seiten her in Richtung dieser Plattform ausgefahren werden und greifen mit ihren am Kopfende angebrachten Stempeln unter sie. Die eigentliche Hubarbeit übernimmt das Schiff selbst durch das Fluten und anschließende Lenzen seiner Ballasttanks. Damit alleine ist es aber nicht getan. Das Schiff zeigt zwar aufgrund seiner enormen Größe eine nur sehr mäßige Reaktion auf die Dünung und ist damit bereits auch den größten teiltauchfähigen Kranschiffen überlegen, doch deren Einsatz hatte bislang einen entscheidenden Vorteil: Die beweglichen Stahltrossen wirkten nämlich bis zu einem gewissen Grade als Mittler zwischen dem Schlingern des Schiffes und der starren Plattform.
Wie geht die Pieter Schelte mit dieser Herausforderung um?
In Abkehr von der ursprünglich geplanten hydromechanischen Lösung für dieses Problem haben die Allseas-Ingenieure seit 2010 hierfür ein geradezu revolutionäres System entwickelt: Sie koppelten die Hubstempel über eine hydraulisch verstellbare Parallelogrammführung mit den Hebebalken und waren damit rechnergesteuert in der Lage, die verbliebene Eigenbewegung des Schiffes durch eine entgegengerichtete Auf- und Abbewegung der Stempel zu kompensieren! In zahllosen komplexen Simulationen tastete sich das Allseas-Entwicklerteam, zusammen mit den Spezialisten des mit ins Boot geholten Engineeringpartners Bosch Rexroth, an das endgültige Design und die letztliche Dimensionierung aller Systemkomponenten heran. Große Herausforderungen waren dabei insbesondere in zwei Problemfeldern zu bewältigen: Einerseits musste die unternehmenseigene Software an die konkreten Bedingungen auf hoher See angepasst werden und beispielsweise in der Lage sein, sowohl mechanische Festigkeiten als auch die Besonderheiten einer schlingernden Systemplattform zu berücksichtigen. Andererseits erforderte ein System dieser Dimension die Entwicklung eines entsprechend leistungsfähigen Hydraulikaggregats. Und das muss ein eindeutig rekordverdächtiges maximales Gewicht von bis zu 48.000 Tonnen stemmen. Mehr noch als die gewaltige Masse, die da zu beherrschen ist, macht aber das schier unvorstellbare Öldurchflussvolumen staunen, das bei maximaler Systembeanspruchung anfällt: Der Hubmechanismus arbeitet nämlich selbst bei bereits beachtlichen Wellenhöhen von bis zu 3,5 Metern! So wundert es nicht, dass schlussendlich ein Hydraulikaggregat mit einer atemberaubenden Leistung von 5 Megawatt an Bord des riesigen Schiffes installiert wurde.
Zudem wurde das Heck des Schiffes zur Aufnahme der Kippvorrichtung für die Jackets vorgerüstet. Im Bedarfsfall kann hier ein Doppelrahmen-Hebezeug installiert werden, das es gestattet, den aus dem Wasser ragenden Oberteil eines solchen Fundaments zu ergreifen, entsprechende Hebepunkte an die Jacket-Beine zu schweißen und anschließend, nachdem Taucher unter Wasser mit Hilfe eines abrasiven Wasserstrahls ca. 3 Meter unterhalb der Schlammlinie die Beine abgeschnitten haben, das Gestell bis zu einer bestimmten Höhe aus dem Wasser zu heben, und anschließend aus der senkrechten in eine waagerechte Position an Deck des riesigen Schiffes zu kippen. Am Ende dieser mehrstündigen Operation bleiben auf dem Meeresgrund nur die tief im Untergrund steckenden Stümpfe der Beine stehen. Das Jacket-Lift-System der Pieter Schelte kann so bis zu 20.000 Tonnen schwere Konstruktionen demontieren.
Pipeline- Verlegeausrüstung
Abgesehen von ihrer Eignung zum Auf- bzw. Abbau extrem schwerer Offshore-Anlagen kann das Schiff allerdings auch mit einer für die Verlegung von Pipelines nötigen Ausrüstung versehen werden. Wichtigster Bestandteil dieser Ausrüstung ist ein 170 Meter langer Ausleger, der sogenannte Stinger. In einem Winkel von etwa 45 Grad abwärts geschwenkt, gestattet er es, selbst schwerste Pipelines mit Durchmessern von bis zu 1727 Millimetern Durchmesser in einem S-förmigen Doppelbogen auf den Grund des Meeres zu legen. Die Verarbeitung der Pipeline-Segmente erfolgt dabei hoch mechanisiert: Zuerst werden die „Single Joints“, die einzelnen, etwas mehr als 12 Meter langen Segmente zu „Double Joints“ verschweißt. Anschließend werden die Double Joints zu sogenannten „Quadruple Joints“ mit knapp 49 Metern Länge verarbeitet. In der „Fire Line“ werden diese Segmente schließlich mit dem Ende des zuvor angebrachten Quadruple Joints verschweißt. Dafür verfügt das Schiff über sechs unmittelbar vor dem Stinger angeordnete Schweißstationen, die durch Anlagen zur Durchstrahlungsprüfung und Oberflächenbeschichtung ergänzt werden. Entscheidend für den maximalen Durchmesser bzw. die maximale Verlegetiefe der gesamten Verlegeeinrichtung ist die bei diesem Schiff mit 2000 Tonnen angegebene Kapazität der vier „Tensioner“, raupenförmiger Halteklammern, welche während des Schweißvorgangs das Ende der fertiggestellten Pipeline halten müssen.
Der für die Verlegung von Pipelines unverzichtbare Stinger wird allerdings abgebaut, wenn das Schiff Hubaufgaben wahrnimmt. Dazu wird er auf der „Bumblebee“, einem von zwei Hilfsschiffen abgelegt. Das zweite, 200 Meter lange und 57 Meter breite Hilfsschiff, die Iron Lady, lässt sich von Ihren Abmessungen her so gerade eben in die 122 x 59 Meter große Bucht im Vorschiff manövrieren und dient im Falle von unzureichender Wassertiefe zur Übernahme der Ladung.
Realität
Noch während der Ausrüstungsphase des Schiffes entwickelte sich in den Niederlanden eine hart geführte Kontroverse um seine Namensgebung. Pieter Schelte Heerema, Vater des Allseas-Eigentümers Edward Heerema, hatte im Zweiten Weltkrieg zunächst bei der Waffen-SS gedient, dann allerdings die Seiten gewechselt und von August 1943 bis März 1944 die niederländische Widerstandsbewegung unterstützt. Im Februar 2015 wurde das Schiff daher in Pioneering Spirit umbenannt.
Aufgrund der überaus aufwändigen Installation des Hebemechanismus verzögerte sich die endgültige Inbetriebnahme des Riesenschiffes allerdings über das Jahr 2015 hinaus. Erst im August des Folgejahres konnte die Pioneering Spirit dann endlich zu ihrem ersten Einsatz auslaufen. Der führte sie in die Nordsee, 62 Seemeilen vor Norwegen, wo sie für den Abbau der Produktionsplattform YME 9/2 und deren Abtransport nach Lutelandet gebucht war. Die 13.500 Tonnen schwere Plattform war nie direkt in die Ölförderung eingebunden, dennoch aber bereits seit 2012 nicht mehr besetzt, nachdem man bei einer Inspektion Risse in ihrer Unterkonstruktion gefunden hatte.
Kaum mehr als ein halbes Jahr später konnte die Pioneering Spirit im März 2017 dann erstmals zeigen, was in ihr steckt: Einmal mehr in der Nordsee unterwegs sollte sie bei diesem Job die Plattform der Brent Delta von ihrer Unterkonstruktion heben. Mit dem Anheben der 24.000 Tonnen schweren Shell-Plattform stellte das Riesenschiff zugleich einen neuen Weltrekord auf.
Im Sommer trat die Pioneering Spirit mit der Fahrt ins Mittelmeer und der Passage des Bosporus dann ihren ersten Auftrag als Pipeline-Verleger an. Hier soll sie im Rahmen des Turkstream-Projekts in Wassertiefen von bis zu 2200 Metern eine insgesamt 910 Kilometer lange Erdgas-Pipeline durchs Schwarze Meer verlegen.
