Globales Denken  

3. April 2013

Offshore-Trend: Energie-Inseln als Ökostromquelle

Geformt wie eine Boje wird das Windrad zum Stehauf-Männchen | Quelle: Shutterstock / Mary Ann Tardif

Geformt wie eine Boje wird das Windrad zum Stehauf-Männchen | Quelle: Shutterstock / Mary Ann Tardif

 

Derzeit versorgen 68 Windkraftanlagen in Nord- und Ostsee die Bundesrepublik mit Ökostrom. Bis 2030 soll die an das Stromnetz angeschlossene Offshore-Leistung jedoch um das 90-fache gesteigert werden: 25.000 Megawatt sind das Ziel, zu Beginn dieses Jahres waren lediglich 280 Megawatt angeschlossen. Doch die Errichtung von Windrädern auf dem offenen Meer kostet viel Zeit und Geld. Der Transport und eine feste Verankerung sind im Vergleich zum Aufbau an Land sehr aufwändig. Außerdem müssen die Anlagen für besondere Anforderungen wie Stürme und hohe Wellen konzipiert sein. So können die schweren Türme nur bei bis zu 50 Metern Wassertiefe installiert werden, damit sie der rauen See Stand halten und trotzdem wirtschaftlich bleiben.

Auf hoher See wehen die stärksten Böen und kurbeln die Ökostromproduktion gewaltig an | Quelle: photocase / joexx

Auf hoher See wehen die stärksten Böen und kurbeln die Ökostromproduktion gewaltig an | Quelle: photocase / joexx

Seit einigen Jahren arbeiten Ingenieure deshalb an einer neuen Windrad-Generation: Diese soll nicht länger in den Meeresboden gestampft werden, sondern auf dem Wasser schwimmen. Das erleichtert den Aufbau, da die Rotoren schon an Land vormontiert werden können. Außerdem ermöglicht das Konzept eine Installation bei Wassertiefen bis zu 700 Metern, also viel weiter weg vom Festland. Der Vorteil: Zum einen wehen dort viel stärkere Böen, was den Energieertrag in die Höhe treibt. Zum anderen könnten Windräder auch an Orten zum Einsatz kommen, an denen der Betrieb von Offshore-Anlagen aufgrund steil abfallender Meeresufer bisher nicht möglich ist.

Schwimmende Windräder: Eine Idee, drei Konzepte

Die Herausforderung der wankenden Konstruktionen besteht in erster Linie darin, die Anlagen stabil zu halten. Hierzu gibt es drei Konzepte, die im Moment weltweit erprobt werden: die Riesenboje, die Kurzangebundene und die schwimmende Insel. Ein Favorit hat sich allerdings noch nicht herauskristallisiert.

1. Die Riesenboje: Das Windrad wird hier mit zwei locker gespannten Seilen am Meeresboden befestigt und hat eine flaschenähnliche Form. Ähnlich einem Eisberg ragt der Flaschenhals mit Turm und Rotor aus dem Wasser heraus, der massive Teil der Vorrichtung wird mit Ballast gefüllt und befindet sich unter Wasser. Dieser Beton-Körper funktioniert wie ein Stehauf-Mechanismus und schützt die Anlage auch bei rauer See davor, umzukippen.
2. Die Kurzangebundene: Bei dieser Variante ist das Windrad mit mehreren Stahlseilen am Boden fixiert. Diese sind so straff gespannt, dass der Turm nur vertikal stehen kann und weitestgehend bewegungsunfähig wird.
3. Die schwimmende Insel: Die Windkraftanlage mitsamt Rotorblättern steht auf einem Schwimmkörper, dem sogenannten Ponton, auf der Wasseroberfläche und wird auf diese Weise stabilisiert. Wie bei der Riesenboje dienen zwei Seile der Verankerung im Boden. Ein Prototyp steht bereits seit 2011 vor der portugiesischen Küste. Dieses Konzept bietet den Vorteil, dass mehrere Windräder auf einem Inselgerüst montiert werden können. Die größte geplante Kraftwerks-Insel dieser Art soll einen halben Kilometer lang werden und 24 Turbinen tragen.

Kurz angebunden – was sich einige von ihrer Nachbarin wünschen würden, beherrscht das schwimmende Windrad mit Bravur. Insgesamt gibt es drei Konzepte zur Stabilisierung der schwankenden Riesen | Quelle: NREL

Kurz angebunden – was sich einige von ihrer Nachbarin wünschen würden, beherrscht das schwimmende Windrad mit Bravur. Insgesamt gibt es drei Konzepte zur Stabilisierung der schwankenden Riesen | Quelle: NREL

Voraussetzungen für Strom aus Meereswind verbessern

Doch egal welcher Art sie sind, die schwimmenden Windräder schwanken bei starkem Seegang und Wind. So sind sie in jedem Fall einer stärkeren Belastung ausgesetzt als feststehende Offshore-Anlagen. Um Ermüdungsbrüchen vorzubeugen, müssen die Windräder deshalb robuster gebaut sein. Außerdem arbeiten Ingenieure daran, die ständige Bewegung durch intelligente Rotorblätter auszugleichen, damit sie die Kontinuität der Stromerzeugung nicht stört. Sofern dies gelingt, könnten die wankenden Riesen die Offshore-Stromproduktion deutlich vorantreiben. Fraglich bleibt jedoch, wie sich der Ausbau entsprechender Stromnetze zum Festland gestalten wird. Schließlich stößt die Branche in diesem Bereich schon jetzt an ihre Grenzen. Setzen sich die schwimmenden Windräder durch, liegen diese in Zukunft weit entfernt von der Küste. Die Einspeisung der auf hoher See gewonnen Energie wird damit umso kniffliger. Wir halten Euch hier über weitere Entwicklungen auf dem Laufenden.

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