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Erneuerbare Energien Schwimmkurs für Windräder

Windkraft vom Meer: Anlagen vor den Küsten der USA, Japans und Europas sollen bald gigantische Strommengen erzeugen. Das Engagement auf hoher See steigt - doch die Projekte sind wegen hoher Auflagen kostspielig.

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In über 25 Projekten weltweit arbeiten Forscher und Unternehmen daran, Windrädern das Schwimmen beizubringen. Quelle: dpa

Köln Es ist ein Mammutprojekt an einem ganz besonderen Ort: Mehrere Dutzend Kilometer vor der Küste von Fukushima werden 143 Türme aus dem Wasser ragen. Im heftigen Seewind drehen sich an ihnen je drei Rotorblätter - jedes 80 Meter lang. Zwischen Wasserlinie und dem Meeresgrund liegen 100 bis 150 Meter. Ankerleinen halten die schwimmenden Kraftwerke trotz der großen Tiefe in Position. Von einer zu Wasser gelassenen Transformatorstation transportiert ein Unterseekabel den Strom an Land.

Noch existiert das Windidyll nur auf dem Papier. Doch wenn die Planer ihren ambitionierten Zeitplan einhalten, könnte der Offshore-Windpark in acht Jahren Realität sein. Fukushima soll dann nicht mehr für eine nukleare Katastrophe stehen, sondern für die grüne Zukunft des Landes. Mit 129 Millionen Euro fördert die Regierung das Projekt. Aus der Industrie sind Giganten wie Mitsubishi, Nippon Steel und Hitachi beteiligt.

Außer vor Fukushima sind in Japan an sieben weiteren Standorten Offshore-Windanlagen geplant. Weil die Küsten des Inselstaats steil sind, setzen die Ingenieure auf schwimmende Fundamente, die nicht in den Meeresboden gerammt werden müssen.

Die Japaner setzen sich damit an die Spitze eines internationalen Trends: In über 25 Projekten weltweit arbeiten Forscher und Unternehmen daran, Windrädern das Schwimmen beizubringen.

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Standort erkennen

    „Schwimmende Gründungen sind kein Nischenthema mehr für die akademische Forschung, sondern ein wachsender, internationaler Wirtschaftsbereich“, sagt Annette Bossler. Die deutsch-amerikanische Unternehmensberaterin erstellt seit zwei Jahren einen Bericht zum Thema, der ständig umfangreicher wird. Die Expertin prognostiziert: „Ab 2017 werden die ersten Anlagen in die kommerzielle Serienproduktion gehen.“


    Großes Potenzial für Offshore

    Die Marktaussichten sind schon aus rein topografischen Gründen gut. Feste Fundamente lassen sich ab einer Wassertiefe von 50 Metern kaum noch realisieren. Viele der potenziellen Offshore-Standorte befinden sich aber jenseits dieser Grenze. Das gilt nicht nur für Japan. In den USA etwa liegen über 60 Prozent der Standorte in großen Wassertiefen. Das schätzt das vom US-Energieministerium finanzierte Forschungslabor NREL.

    Ähnlich liegen die Dinge in Europa. Hier ließe sich nach Berechnungen des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) mit festen Offshore-Anlagen theoretisch eine Leistung von 3000 Terawatt-Stunden erzielen. Das Potenzial für schwimmende Anlagen beziffern die Forscher dagegen auf satte 8000 Terawatt-Stunden. Schon die Hälfte würde locker ausreichen, um den für das Jahr 2020 erwarteten Strombedarf der EU-Staaten zu decken.

    Angesichts dieser Möglichkeiten treiben große Energieunternehmen die Entwicklung voran. Die erste voll funktionsfähige Anlage hat mit Statoil ausgerechnet ein Ölkonzern zu Wasser gelassen. Seit zwei Jahren generiert „Hywind“ zehn Kilometer vor der Südwestküste Norwegens Strom. Das 2,3-Megawatt-Windrad gleicht einem schwimmenden Rohr, das unter der Oberfläche mit Wasser und Steinen gefüllt ist. Hundert Meter ragt es in die Tiefe. Drei Ankerleinen sorgen dafür, dass Hywind auch bei einem Sturm in Position bleibt. Die Technik nennt sich „Spar Buoy“ (Spierentonne) und kommt in ähnlicher Form bei Ölplattformen zum Einsatz.

    Eine weitere Pilotanlage mit einer Zwei-Megawatt-Turbine haben die Energiekonzerne Energias de Portugal und Repsol gemeinsam mit dem US-Windkraftpionier Principle Power im Oktober 2011 fertiggestellt. Anders als bei Hywind steht bei Windfloat das Windrad auf einer eckigen Plattform. Halb ins Wasser getauchte Schwimmkörper verleihen ihr Auftrieb. Pumpen regulieren den Wasserstand in den Stahlzylindern der Schwimmkörper und gleichen so Wind- und Welleneinwirkungen aus.


    Teure Prototypen

    Noch sind Windfloat und Hywind die einzigen existierenden Versuchsanlagen. Andere Unternehmen und Forschungsgruppen experimentieren derzeit noch mit kleineren Modellen. Das Problem an den großen Prototypen ist ihr Preis. Die Entwicklungs- und Errichtungskosten für Hywind gibt Statoil mit 50 Millionen Euro an. Windfloat kostete 20 Millionen.

    Für die gleiche Summe soll bis Sommer 2013 eine schwimmende Anlage vor der Nordküste Spaniens errichtet werden. Finanziert wird dieses „Hyperwind“ getaufte Projekt je zur Hälfte von der EU und einem Industriekonsortium um den spanischen Baukonzern Acciona. Die Federführung hat das Fraunhofer IWES übernommen. „Unser Ziel ist es, die existierenden Technologien zu optimieren“, sagt Projektkoordinator Jochen Bard. „Gegenwärtig sind schwimmende Systeme so teuer, weil unglaublich hohe Sicherheitsaufschläge gemacht werden.“ Noch gebe es zu große Unsicherheiten, wie Wind und Wellen sich auf Dauer auf die Strukturen auswirken.

    Wie beim portugiesischen Windfloat setzen die Hyperwind-Planer auf eine Plattform, die am Ende halb ins Wasser getaucht ist. Zwar muss bei dieser „Halbtaucher“- Konstruktion mehr Stahl verbaut werden als beim Spar-Buoy-Ansatz von Statoil. Dafür kann das System wegen des geringeren Tiefgangs schon in einer Wassertiefe von 40 Metern verankert werden.

    Einen weiteren Vorteil sehen die Forscher darin, dass für die Montage der Windturbine keine teuren Installationsschiffe auf hohe See geschickt werden müssen. „Die Halbtaucher-Struktur kann komplett mit der Windturbine im Hafen gebaut und dann aufs Meer geschleppt werden“, sagt Bard.

    An Ideen mangelt es der Branche jedenfalls nicht. So plant das schwedische Unternehmen Hexicon eine Art Raumschiff für die hohe See. 30 Windräder, eine solarbedachte Schaltzentrale und mehrere Hubschrauberlandeplätze sollen auf einer 20 000 Tonnen schweren Anlage Platz finden.

    Auf puren Gigantismus einzelner Windräder setzt das britische Start-up Windpower. Der v-förmige Rotor mit einem Durchmesser von 270 Metern soll sich um die vertikale Achse drehen und eine Leistung von zehn Megawatt haben. Geplant ist der erste „Aerogenerator“ für 2020.

    Noch gibt es im Onlineshop des Unternehmens aber nur Gewürzmühlen zu kaufen. Und ein kleines, windkraftbetriebenes Spielzeugauto.

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