Energieforschung 26.03.2010, 20:45 Uhr

In Offshore-Windanlagen steckt noch viel Pionierarbeit  

Stürmischer und wechselnder Wind, meterhohe Wellen, salzhaltige Luft und Temperaturwechsel – für die Windanlagen auf hoher See sind die Umweltbedingungen eine echte Herausforderung. Die Wassertiefe von 30 m bis 40 m und die Erreichbarkeit weit vor den Küsten stellen Entwickler vor Probleme. Hinzu kommen höhere Kosten für Netzanbindung, Service und Wartung. Windkraftanlagen auf hoher See – ein Fall für Forscher und Entwickler. VDI nachrichten, Heide, 26. 3. 10, rb

Die Windenergie steht erst am Anfang ihres technischen Offshore-Einsatzes. „Es gibt noch erheblichen Forschungsbedarf“, sagt Stefan Faulstich, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik Iwes, mit Sitz in Kassel und Bremerhaven. Geforscht wird in allen Bereichen. „Einen wirklichen Schwerpunkt gibt es nicht“, so Faulstich.

Dennoch – obwohl noch längst nicht alles in trockenen Tüchern ist, stehen die Investoren in den Startlöchern. Und dies, obwohl über die Zuverlässigkeit der Anlagen und die Betriebsführungen noch keine verlässlichen Aussagen gemacht werden können, da vergleichbare Erfahrungen fehlen. Inzwischen sind knapp 30 Offshore-Parks in Nord- und Ostsee genehmigt.

„Forschung und Entwicklung haben einen Punkt erreicht, an dem man sich trauen kann, den Schritt vor die Küste zu wagen“, meint Fraunhofer-Forscher Faulstich.

„Die Windparks in Deutschland wurden in größeren Tiefen und weiteren Entfernungen von der Küste errichtet als in anderen Ländern – hier ist die Forschung wirklich Pionierarbeit“, betont Hans-Gerd Busmann, Iwes-Institutsleiter in Bremerhaven.

Erste Erfahrungen werden jetzt mit dem 45 km vor Borkum und außerhalb der Zwölf-Meilen-Zone liegenden ersten deutschen Offshore-Park „Alpha Ventus“ gewonnen. In ihm drehen sich zwölf Windkraftanlagen der 5-MW-Klasse. Begleitet wird dies von der Forschungsinitiative Rave (Research at Alpha Ventus), die das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicher- heit (BMU) mit insgesamt 35 Mio. € fördert und das Fraunhofer Iwes koordiniert.

Anlagenhersteller, Betreiber und Forschungsinstitute untersuchen dabei die Effekte von Wind, Wellen, die zyklische Belastung von Offshore-Gründungskonstruktionen, Wechselwirkungen der Anlagen untereinander und die Funktion des Meeresbodens als Baugrund.

Faulstich ist überzeugt, dass Rave die Offshore-Energie technisch nach vorne bringt. Ob die Zukunft in immer größeren Anlagen liegt, mag der Ingenieur nicht abschätzen. Allerdings wird bereits in Norwegen und in Amerika an einer 10-MW-Anlage gearbeitet.

„Mit der technischen Komplexität steigen zwar Effizienz und Energieertrag der Anlagen, nicht aber unbedingt auch die Zuverlässigkeit.“ Die Stromgewinnung auf dem Meer hat für Faulstich vor allem vor dem Hintergrund der Klimaschutzziele eine große Zukunft. „Wenn man es damit ernst meint, führt kein Weg an der Offshore-Windenergie vorbei.“

Für Reiner Schütt, Professor für Steuerungen und elektrische Antriebe an der Fachhochschule Westküste in Heide und tätig im Cewind, dem Kompetenzzentrum Windenergie, ist der erste Schritt hinaus aufs Meer der richtige Weg. Nur auf diese Weise können seiner Ansicht nach die notwendigen Erfahrungen mit den Extremverhältnissen weit draußen vor den Küsten gewonnen werden.

Alle Komponenten einer Windkraftanlage werden bei solch einem Einsatz auf See auf dem Prüfstand stehen. Wie das Fundament, das nicht nur mit unterschiedlichen Bodenverhältnissen fertig werden, sondern jahrzehntelang den Turm halten muss. „Es ist ein typischer Entwicklungsprozess“, so Schütt.

Einheitliche Konzepte gibt es zurzeit nicht. Aus wirtschaftlichen Gründen müssten diese unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Standorte noch entwickelt werden, damit Windenergieanlagen in hoher Stückzahl produziert werden können. Auch Fraunhofer-Forscher Busmann sieht dies so: „Eine Serienfertigung der Gründungsstrukturen für Offshore-Anlagen könnte die Wirtschaftlichkeit der Anlagen verbessern.“

Errichtung und Betrieb von Offshore-Windenergieanlagen seien immer noch große logistische Herausforderungen. „Im Offshore-Bereich ist die Entwicklung von kostengünstigen Anlagen mit großer Leistung und geringem Gewicht eine absehbare Entwicklungsrichtung. Hier wird der Markt derzeit vor allem durch wenige Technologieführer bestimmt“, weiß Busmann.

Die deutsche Forschungslandschaft in Sachen Windenergie ist eher kleinteilig und unübersichtlich, erst das Iwes ragt als größerer Forschungsstandort heraus. Aus Sicht von Norbert Allnoch, Direktor des IWR (Internationales Wirtschaftsforum Regenerative Energien) in Münster, ist dies von Vorteil: „Eine Windkraftanlage ist kein modulares System von unabhängigen Einzelkomponenten, sondern ein integriertes Gesamtsystem mit entsprechenden Wechselwirkungen – das kam bisher noch zu wenig in der Forschung zum Ausdruck.“ Für Deutschland, so fürchtet Allnoch, könnte dies zu einem Problem werden. Im Zuge der Internationalisierung folgen die Unternehmen den Märkten. Auch die Forschung könnte damit abwandern.

Diese Gefahr sieht Iwes-Institutsleiter Busmann zurzeit nicht. Wichtig sei allerdings, dass der Markt seine Wachstumstendenz fortsetzen könne und dass Forschung gestärkt werde.

ANGELA SCHMID

Von Angela Schmid
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