Sie benutzen einen veralteten Browser. Bitte updaten Sie Ihren Browser oder aktivieren Sie Chrome Frame um die Darstellung zu verbessern.

Um den vollen Funktionsumfang dieser Webseite zu erfahren, benötigen Sie JavaScript. Eine Anleitung wie Sie JavaScript in Ihrem Browser einschalten, befindet sich hier.

Windenergie

Revolution auf hoher See

Schwimmende Windkraftanlagen erhöhen das Potenzial des Offshore-Stroms dramatisch.

Revolution auf hoher See Revolution auf hoher See
ENERGLOBE.DE, Denny Rosenthal

Statoil errichtete die erste Windanlage ohne festes Fundament vor über einem Jahr. Nach gut der Hälfte der Testphase sind die Ingenieure mehr als zufrieden: Durchschnittlich ist die Turbine in neun von zehn Stunden betriebsbereit – und das unter extremsten Wetterbedingungen. Das Offshore-Windpotenzial erhöht sich mit der Tiefen-Technologie erheblich. Die EU steigt mit elf Millionen Euro in ein neues Forschungsprojekt ein.

Nichts Geringeres als eine Revolution für das Design von Offshore-Windanlagen kündigt die Firma Sway aus Norwegen auf ihrer Internetpräsenz an: „Sway AS is on course to revolutionize wind energy design.“ Die schwimmenden Anlagen nutzen Rückenwind für den Antrieb der Turbine und ändern damit die „Spielregeln" für Offshore-Windanlagen. Sie tragen eine Turbine mit fünf Megawatt Leistung, ohne durch ein festes Fundament im Meeresboden verankert zu sein. Derzeit plant Sway sogar, eine Zehn-Megawatt-Anlage vor der norwegischen Küstenstadt Bergen aufzustellen.

Diese Technologie erhöht das Potenzial für Offshore-Windanlagen um ein Vielfaches. Denn so könnten Standorte in der Tiefsee erschlossen werden, wo der Wind stärker und konstanter weht. Das US-Forschungsinstitut für Erneuerbare Energien NREL schätzt in einer aktuellen Studie, dass bereits ein Bruchteil der Windenergie 4.000 Gigawatt Ökostrom erzeugen könnte. Drei Viertel davon müssten jedoch über einer Meerestiefe von mehr als 30 Metern eingefangen werden. Schwimmende Anlage sind demnach Erfolg versprechende Erntehelfer.

Das Hywind-Projekt

Die Norweger liegen derzeit bei dieser Technologie ganz vorn. Die erste Pilotanlage dieser Art installierte das norwegische Staatsunternehmen Statoil bereits im Juni 2009. Insgesamt investierte der Konzern 46,5 Millionen Euro in das Hywind-Projekt, das zehn Kilometer vor der Küste bei Stavanger in rund 220 Metern tiefer See schwebt. Der 65 Meter hohe Turm lässt Rotorblätter mit 82 Metern Durchmesser kreisen, beide zusammen wiegen 138 Tonnen. Die norwegische Regierung förderte das Unterfangen mit gut sieben Millionen Euro. Der deutsche Konzern Siemens lieferte die 2,3 Megawatt starke Windturbine, die sich noch bis Ende 2011 in einer zweijährigen Testphase befindet. Um den Stromverlust möglichst gering zu halten, werden sogenannte Hochspannungs-Gleichstrom-Leitungen eingesetzt und der Strom wird erst an Land wieder in Wechselstrom transformiert.

Statoil greift bei der Entwicklung von Offshore-Fundamenten auf sein Know-how aus der Gas- und Ölförderung zurück. Der Stahl-Schwimmer mit rund 3.000 Tonnen Gewicht reicht bis 100 Meter unter die Wasseroberfläche und ist mit Ballast aus Wasser und Steinen beschwert, sodass der Schwerpunkt der Anlage unter der Wasseroberfläche liegt. Drei flexible Ankerdrahtseile fixieren die Plattform am Meeresboden. Ein aufwendiges Kontrollsystem befähigt die Anlage, Wellenbewegungen des schwimmenden Fundaments auszugleichen – was ungemein hohe Anforderungen an die Struktur stellt. Laut Siemens-Ingenieuren kann eine wichtige Nachfrage zum Projekt bereits positiv beantwortet werden: Es ist möglich, die Turbine bei extremen Wetterbedingungen fast durchgängig am Netz zu halten. „Die Anlage ist durchschnittlich zu 89 Prozent betriebsbereit, dieser Wert liegt weit über den Vorhersagen.“

20 Millionen Euro für Forschung

Die EU versucht derzeit, schwimmenden Turbinen weiter Auftrieb zu verschaffen: Mit elf Millionen Euro unterstützt sie ein neues europäisches Forschungsprojekt, bei dem das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) in Bremerhaven die Federführung unter den 19 Projektpartnern hat. Insgesamt verfügen die Wissenschaftler über ein Budget von 20 Millionen Euro.

Bisher ist die Nutzung von Offshore-Windenergie limitiert, insbesondere in Ländern mit wenigen Flachwasser-Zonen in Küstennähe. „Das Hauptziel des EU-Projektes ist es daher, neue Gebiete für die Offshore-Windkraft zu erschließen“, erklärt Professor Andreas Reuter, der das IWES-Institut leitet. Besonders interessante europäische Standorte seien Portugal und Spanien, da es vor Ort kaum flache Meeresstellen gebe und Windkraft deshalb hauptsächlich Onshore gebaut würde. „Dieses Jahr soll zuerst eine Machbarkeitsstudie erstellt, im nächsten Jahr dann mit dem Bau einer Ein-Megawatt-Testanlage begonnen werden“, skizziert Reuter die weiteren Planungen.

Herausforderung Kosten

Auch in Deutschland könnten flexible Fundamente angewendet werden. Es gibt zwar theoretisch ausreichend genug flache Meeresbereiche für feste Fundamente, jedoch verhindern neben umwelt- und schifffahrtsrechtlichen Gründen auch die optische Beeinträchtigung eine küstennahe Bebauung. Laut der aktuellen Ausgabe des World Energy Outlook bieten schwebende Turbinen eine Lösung für diese kritischen Aspekte. Touristen würden die Anlagen vom Strand aus nicht erspähen und Konflikte mit der Fischerei sowie Eingriffe in den maritimen Lebensbereich wären zumindest abgemildert.

Die schwebende Technologie biete nicht nur revolutionäre Chancen, sondern auch erhebliche Herausforderungen. Und das seien vor allem Kosten, Kosten und nochmals Kosten, betont Reuter. Der erste deutsche Windpark auf offener Nordsee, Alpha Ventus, ist in einer Wassertiefe von knapp 30 Metern installiert. Mit jedem weiteren Meter steigen die Kosten fester Fundamente allerdings erheblich, flexible Lösungen beginnen sich zu lohnen.

Sway, der Pionier

Der internationale Wettbewerb beschleunigt das Innovationstempo enorm. Sway-Gründer und Geschäftsführer Eystein Borgen verfolgt deshalb ehrgeizige Ziele: „Wir wollen mit der Pilotanlage nachweisen, dass Tiefwasseranlagen innerhalb der nächsten drei Jahre wirtschaftlich interessant werden.“ Die neue Pilotanlage von Sway wird mit einer Turbine des Herstellers Areva betrieben. Sie ist für Wassertiefen bis 400 Meter und Entfernungen bis 60 Kilometer vor der Küste geeignet. Die oben auf dem Turm montierte Windkraftanlage ist so positioniert, dass der Wind von hinten auf die Rotorblätter trifft. Der schwimmende Turm kann sich deshalb unter der Last des Windes um 6 bis 8 Grad neigen, ohne dass es zu einem Ausrichtungsfehler zwischen Rotor und Wind kommt. Ein flexibles Zugseil ermöglicht der Anlage darüber hinaus, sich mit dem Wind zu drehen. Damit erhöht sich die Stromproduktion und die Kosten sinken – die nächste Generation der Windanlagen rückt dadurch ein gutes Stück näher.

Ein weiterer Vorteil der schwimmenden Ökostromanlagen: Sie könnten zusätzlich Strömungsenergie nutzen und dadurch noch wirtschaftlicher werden. „Die Idee ist in der Tat verlockend und es existieren sicherlich Überlegungen in diese Richtung“, bestätigt Projektleiter Reuter vom IWES.

Weitere Informationen:

Animationsfilm zur Funktionsweise der Sway-Anlagen: www.sway.no

NREL-Studie zum Potenzial von Offshore-Windkraft: www.nrel.gov

»DIE KRISE DER IDEE VON EINER WELTORDNUNG

(IST) DAS ULTIMATIVE INTERNATIONALE

PROBLEM VON HEUTE«

Henry Kissinger,„World Order”, August 2014