Offshore-Windenergie: Wenn Größe zählt

01.04.2015 | News

Grafik zur Größe eines Windrads

Der Bau von Offshore-Windparks ist teuer, technisch anspruchsvoll und erfordert viel Zeit und ist dennoch rentabel. Nicht zuletzt, weil man größer als auf dem Festland bauen kann.

Je größer die Windturbinen, desto mehr Strom wird erzeugt. Außerdem ist es billiger, einige große Windkraftanlagen zu bauen und zu betreiben als viele kleine. Während Offhore-Anlagen immer größer werden, sind die Größen der Onshore-Anlagen begrenzt. „Wenn die Rotorblätter eine Länge von fast 80 Metern haben, ist es schwierig sie über Land zu transportieren“, sagt Ole Johan Lindaas, Head of Project Development and Construction bei Wind Power & Technologies. „Die Schwerlasttransporter schaffen es dann nicht um Kurven, über Brücken oder durch Tunnel zu fahren.“

Neue Möglichkeiten an der Küste 

Von der Gesamtstromerzeugung aus Windenergie stammen nur zwei Prozent aus Offshore-Windparks, doch das Interesse nimmt zu. „In einigen Märkten wächst aufgrund der Lärmbelästigung und der visuellen Beeinträchtigung der Widerstand gegen Onshore-Windanlagen“, sagt Lindaas. „Deshalb schauen viele Länder in Offshore-Wind hinein. Ein gutes Beispiel dafür ist Großbritannien, wo auch Statkraft tätig ist.“ Entlang der Küste entscheiden Tiefen- und Bodenverhältnisse darüber wo die Windparks entstehen können. „Für Offshore-Anlagen gibt es zwei Konzepte: im Meeresboden verankerte oder schwimmende Windturbinen“, sagt Lindaas. „In Europa wurden zu kommerziellen Zwecken bisher nur fest verankerte Windparks gebaut, und die Wassertiefe ist auf etwa 40 Meter beschränkt. Schwimmende Windturbinen befinden sich bisher noch in der Entwicklungsphase, können aber für Küstenländer mit größerer Wassertiefe wie beispielsweise Japan interessant werden.“

Rasante Entwicklung

Der Bau eines Windparks auf hoher See ist ein Prozess, der
sich in viele Phasen einteilen lässt. „Zunächst brauchen wir eine Fläche, auf der wir bauen können, und eine Kabeltrasse Richtung Festland“, erläutert Lindaas. „In Großbritannien ist Königin Elisabeth II die Eigentümerin des Meeresbodens, und wir
verhandeln mit ihren Vertretern bei The Crown Estate, die das Krongut der britischen
Krone verwalten. Anschließend brauchen wir eine Baugenehmigung und die Zulassung fürden Anschluss an das Hochspannungsnetz.“ Parallel zum Genehmigungsverfahren wird ein Baukonzept entwickelt, bei dem ein Turbinenkonzept, die Fundamentierungsmethode, die Kabelabmessungen, Transformatorstationen und Kabeltrasse im Meer und an Land festgelegt werden.

„Bei den Offshore-Turbinen hat es eine rasante Entwicklung gegeben. Für Sheringham Shoal wurden Turbinen gewählt, die 3,6 MW leisten können. Für das Dudgeon-Projekt haben wir Turbinen mit einer Leistung von 6 MW gewählt, und mittlerweile gibt es sogar 8 MW-Turbinen mit einem Rotordurchmesser von mehr als 160 Metern. Und das ist noch nicht das Ende der Entwicklung.“

Wind und Boden geben die Richtung vor 

Weil das Meer flach ist, wird der Wind weniger abgebremst als an Land. Wenn für den geplanten Standort keine verlässlichen Winddaten vorliegen, müssen Windmessmasten installiert werden. „Wir berechnen, wie weit voneinander die Windkraftanlagen stehen müssen, um sich nicht gegenseitig den Wind wegzunehmen, und optimieren dann so, dass wir innerhalb des Windparks möglichst kurze Kabelstrecken verlegen“, erklärt Lindaas. Um die richtige Fundamentierung zu wählen, werden umfangreiche Bodenuntersuchungen benötigt. Bohrproben des Bodens werden an Land gebracht und analysiert. Auf diese Weise können Karten über die Bedingungen auf dem Meeresboden bis zu Tiefen von 60 bis 80 Meter angefertigt werden. Die günstigste Fundamentierung sind Monopiles – große Stahlrohre, die mit einem riesigen hydraulischen Hammer in den Boden gerammt werden. Im Dudgeon-Projekt wiegen die schwersten Pfeiler mehr als 1.000 Tonnen.

„Wenn die Bodenverhältnisse darauf hindeuten, dass keine Monopiles eingesetzt werden können, sind so genannte Stahlrahmentürme eine Alternative, was aber die Kosten sehr in die Höhe treibt.“

Gründliche Untersuchungen

Neben den Wind- und Bodenuntersuchungen werden zahlreiche Messungen und Zählungen im Windparkgebiet durchgeführt. „Wir müssen das Vorkommen von Korallen erfassen und untersuchen, was es an Fischen, Vögeln und Säugetieren gibt“, so Lindaas. „Und nicht zuletzt müssen wir eine so genannte Unexploded Ordnance (UXO) – Untersuchung durchführen, bei der nicht detonierte Kampfmittel registriert werden. Während des Zweiten Weltkriegs warfen Flugzeuge viele Bomben ab, die nie explodierten, und diese Blindgänger können bei Meeresprojekten eine große Gefahr darstellen. In Dudgeon wurde bisher eine nicht detonierte 500-Kilo-Bombe gefunden, die entsorgt werden muss.“

Viel zu tun

Wenn der Ausbau des Projekts beschlossen ist, müssen alle Komponenten beschafft und die Dienstleistungen für die Meeresprojekten in Auftrag gegeben werden. Und hier handelt es sich nicht um Kleinigkeiten. Im Dudgeon-Projekt rechnet man mit 500 großen Hebeoperationen. Mehr als 5.000 Tage mit Spezialschiffen sind erforderlich, um die enormen Windturbinen an ihren Standort zu bringen. „Bis jetzt war es die vorherrschende Strategie, die Käufe auf relativ viele Verträge zu verteilen“, sagt Lindaas, „doch die Tendenz geht nun dahin, weniger Verträge mit höherem Auftragswert abzuschließen.

Die Rotorblätter zum Schluss 

Die Arbeiten an Land und auf See werden parallel ausgeführt. „An Land werden die Transformatorstationen gebaut, die gewährleisten sollen, dass die richtige Netzspannung geliefert wird, normalerweise 400 kV.“, so Lindaas. „Gleichzeitig wird das Landkabel in den Boden eingegraben. Es ist oft sehr zeitaufwändig, die Verträge mit den Landbesitzern auszuhandeln, durch deren Grundstücke die Kabel verlaufen sollen. Dies birgt auch immer ein Risiko für das Projekt.“ Auf See beginnt man mit der Installation der großen Monopiles und einer oder mehrerer Transformatorstationen. Dann folgen die Kabel Richtung Festland und die Kabel, die die einzelnen Turbinen und die Transformatorstation miteinander verbinden. Anschließend werden der Turbinenturm, das Turbinengehäuse und zuletzt die Rotorblätter installiert. Damit die Fischerei in der Nähe der Kabel weiterhin möglich ist und um die Kabel unter anderem gegen Schiffsanker zu schützen, müssen sie in einer Tiefe von etwa einem Meter eingelassen werden. Dies wird mithilfe von Spezialpflügen oder Hochdruckstrahlern gemacht, die einen Graben ziehen, in dem die Kabel verlegt werden können.

Jetzt geht es los

Wenn alle Komponenten installiert sind, werden die Turbinen angeschlossen. Dann muss alles getestet werden. „Zunächst testen wir Teilsysteme, anschließend den gesamten Windpark und die Kabel bis hin zum Umspannwerk für das Verteilnetz“, so Lindaas. „Wenn alles kontrolliert und in Ordnung ist, muss man nur noch den Schalter umlegen – und auf guten Wind warten.“