22/11/2010 - Offshore-Windenergie: Langatmige Forschung

Menéame

Mit Experimenten und Messungen der neuesten deutschen wissenschaftlichen Technologie liefern sie Schlüssellösungen für den besseren Betrieb von Offshore-Windparks. Das Ziel ist es, robustere und effizientere Turbinen zu erhalten.

Riesige Wellen, starke Meeresströme, Turbulenzen, verschiedene Wassertemperaturen, Mikroorganismen und Winde bis zu 200 km Geschwindigkeit sind einige der Aspekte, auf die sich die deutschen Wissenschaftler derzeit konzentrieren, um eine höhere Leistung bei der Offshore-Windenergieerzeugung zu erzielen. Gleichzeitig stehen sie vor der Herausforderung, immer größere und leistungsstarkere Windkraftanlagen zu bauen.

"Der Hauptansatz der Offshore-Forschung besteht darin, Windkraftanlagen zu entwickeln, die diesen Bedingungen standhalten, sowie Strukturen mit einer Lebensdauer von 20 Jahren, deren Kosten reduziert werden. Diese Werkzeuge müssen in der Praxis in der Meeresumwelt validiert werden, damit sie auch in der Industrie hergestellt werden können," sagte Dr. Tom Neumann, Forschungsdirektor des deutschen Instituts für Windenergie (DEWI) von Wilhemshaven bis zur Deutschen Welle.

Lernen Sie auf dem Weg

Nach DEWI-Zahlen waren bis zum 30. Juni 2010 21.308 Turbinen in Deutschland installiert worden, was 26.384 Megawatt Kapazität entspricht. Aufgrund des breiten Angebots an erneuerbarer Energie ist der Endpreis für saubere Elektrizität etwa vier- bis fünfmal so hoch wie für Solarenergie. Deshalb besteht der deutsche Einsatz darin, in der Nordsee 20 Windparks zu bauen, was 7756,4 Megawatt mehr Energieleistung entspricht. Dieses Ziel war nicht ohne Nachteile und Verzögerungen.

Dies ist der Fall bei "Alpha Ventus," dem ersten deutschen Offshore-Windpark, der nach sieben Jahren Verspätung im April 2010 mit 12 Turbinen in Betrieb genommen wurde, selbst mit einigen Problemen. "Diese neue Technologie muss zu Beginn den so genannten Kinderkrankheiten standhalten. Es ist ein neues, experimentelles Feld, das noch optimiert werden muss. Es gab noch viele Fragen zu klären. Und obwohl noch nicht alle gelöst sind, sind wir auf dem richtigen Weg," sagt Neumann.

Von den 20 geplanten Windparks wird derzeit "Bard Offshore 1" installiert. 80 Turbinen in 89 Kilometern nordwestlich der Insel Borkum werden 400 Megawatt Strom erzeugen.

Je größer, desto mehr Herausforderungen

Der Trend der Industrie besteht darin, immer größere Windkraftanlagen mit größerer Kapazität für die Erzeugung von sauberer Elektrizität zu produzieren. Deshalb ist das Fraunhofer Institut für Windenergie und Systemtechnologie (IWES) seit April 2009 im Wettbewerbszentrum für Rotoren tätig. Dieser Forschungsbereich ist für die Prüfung der maximalen Widerstandsfähigkeit der Rotorschaufeln oder -schaufeln zuständig. "Die längste Schaufel, die wir bisher versucht haben, ist 56 Meter groß und hat den Test bestanden," sagte Dr. Arnoldus van Wingerde, Direktor des IWES-Wettbewerbszentrums in Bremerhaven.

Je länger die Schaufel ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie bricht. Angesichts des Wachstums in der Windenergieindustrie baut das IWES jedoch einen Testraum, in dem Widerstandsversuche mit Schaufeln bis zu 90 Meter lang durchgeführt werden können. "Obwohl eine Turbine, die doppelt so groß ist wie heute, viermal so viel Energie erzeugen kann, erfordert sie auch achtmal so viel Material und ihre Kosten sind sehr hoch. Noch problematischer ist, dass die Schaufeln so groß sind, dass sie ihr eigenes Gewicht nicht ertragen können. Das ist der Grund für die Last des Windes," sagt Wingerde. Für die Wissenschaftler ist jedoch noch nicht klar, wie groß die Schaufeln künftig sein werden.

Wiederbelebung: Strategie und Notwendigkeit

Neben dem massiven Bau von Offshore-Windparks "hat die deutsche Strategie auch die Absicht, kleine oder alte Turbinen zu ersetzen, aber auch die Dinge zu optimieren, die beim ersten Mal nicht sehr gut gemacht wurden," sagt Neumann.

Abgesehen davon, dass die Anzahl der Turbinen in der Landschaft reduziert wird, sind die neuen Riesen leiser. Doch sowohl für Wingerde als auch für Neumann ist das größte Problem die Abfälle aus alten Turbinen, deren Lebensdauer von 20 Jahren für die ersten bereits fast erreicht ist. "Die Demontage und Ablagerung dieser Materialien ist Teil der Umweltkosten der Windturbinen, die berücksichtigt werden," sagt der IWES-Forscher. Gemäß dem Energieplan der Regierung wird diese Wiederbelebung bis 2030 75 Milliarden Euro kosten, ohne die Nachteile zu berechnen, die auf dem Weg sind.

Wissensaustausch für die Zukunft

Da viele Fragen im Zusammenhang mit der Technologie und den natürlichen Bedingungen der Offshore-Windkraft noch nicht geklärt sind, bemühen sich die deutschen Forschungsinstitute gemeinsam um Lösungen zur Stärkung des Sektors im Hinblick auf die aktuellen und künftigen Herausforderungen. Und was für ein besserer Treffpunkt als die vom DEWI organisierte deutsche Jahreskonferenz für Windenergie (DEWEK).

In seiner zehnten Ausgabe kamen rund 700 Ingenieure und Wissenschaftler aus verschiedenen Ländern am 17. und 18. November in Bremen zusammen, um Erfahrungen über die deutsche Führung in der wissenschaftlichen und technologischen Entwicklung im Bereich der Windenergie auszutauschen. "Nicht nur die Präsentationen sind interessant, sondern auch die späteren Diskussionen sowie die Gespräche im Korridor, dank derer mögliche Partner für künftige Projekte kennenlernen können. Das ist es, immer in die Zukunft zu blicken," so Wingerde abschließend.

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