Schwimmende Windkraftanlagen sehen starken Kostensenkungen entgegen
Küstenferne Windkraftanlagen zählen zu den vielversprechendsten und umweltfreundlichsten Technologien zur Energieerzeugung. Ausgehend von den Stromgestehungskosten (LCOE) scheinen küstenferne Windkraftanlagen – vor allem schwimmende Windkraftanlagen – jedoch immer noch kostspieliger zu sein als allgegenwärtigere Stromquellen wie Windkraft- und Solaranlagen an Land. Das EU-finanzierte Projekt TELWIND(öffnet in neuem Fenster) hat einen großen Schritt unternommen, um küstenferne Windkraftanlagen in tiefen Gewässern wettbewerbsfähiger zu machen. Die revolutionäre, schwimmende Plattform führt zu einem qualitativen Sprung bei der Senkung der Kosten für die Herstellung und den Aufbau, was die Chancen auf eine breite industrielle Etablierung von schwimmenden Windkraftanlagen in Zukunft erhöht. Verbesserte schwimmende Konstruktion Die schwimmende Unterkonstruktion von TELWIND vereint zwei bahnbrechende Hauptsysteme zu einem erschwinglichen integrierten System, das einfach, schnell und kostengünstig montiert werden kann: eine weiterentwickelte Trägerkonfiguration mit Schwebeballast und einen sich selbst aufrichtenden Teleskopturm. Der Schwebeballast der Trägerkonfiguration fungiert dabei als Gegengewicht. Genauer gesagt wird ein Schwimmkörper über Spannglieder mit einem schweren, darunter liegenden Ballasttank verbunden, der den Schwerpunkt des Systems absenkt, um die Unterkonstruktion zu stabilisieren. Die Plattformintegrität hängt dabei direkt von der Reaktion der Spannglieder ab. Daher musste unbedingt geprüft werden, ob die Leistung den Projektanforderungen entspricht. Der schwimmende Teleskopturm setzt sich aus Rohrturmsegmenten bestehend aus Betonfertigteilen sowie einem Stahlprofil und einer Aufrichtvorrichtung mit Schwerlast-Litzenhebern für den Teleskopturm zusammen. „Rohrtürme aus Betonfertigteilen sind eine kostengünstige Alternative zu Stahlrohrtürmen. Die Flexibilität der Konstruktion sowie die erhöhte Dauerfestigkeit und Langlebigkeit sind entscheidend für die Steigerung der Produktionsleistung und die Industrialisierung von schwimmenden Windkraftanlagen“, erklärt José Serna, CTO von Esteyco. Wasserkanaltest Die Projektpartner erstellten ein innovatives Modell im verkleinerten Maßstab, um ihr Konzept für im küstenfernen Meer schwimmende Windkraftanlagen mithilfe eines Wasserkanaltests zu prüfen. Der Schwerpunkt lag auf der Untersuchung des komplexen Zusammenspiels von schwimmender Unterkonstruktion und Windkraftanlage unter Wind- und Welleneinwirkung. Anhand der Ergebnisse konnten die Projektpartner Steuerungsstrategien für die Windkraftanlage validieren. Dieses Modell war mit einem kompletten Satz Sensoren ausgestattet. Die Datenerfassung sollte enorme Mengen an Informationen für numerische Modelle liefern, die zur Optimierung eines realitätsnahen Konzepts für im küstenfernen Meer schwimmende Windkraftanlagen mit einer 12-MW-Turbine verwendet werden. Die Versuche wurden durch theoretische Simulationen ergänzt. Die Projektpartner verwendeten insbesondere einen Multikopter, um die Windlasten, denen die Unterkonstruktion auf dem Meer ausgesetzt ist, in einem Testbecken zu simulieren. „Das ist das erste Mal, dass Drohnen zur Nachahmung starker Windverhältnisse eingesetzt wurden“, merkt Serna an. Die steigende Kapazität und Effizienz von Windkraftanlagen wirken sich sowohl auf die Investitions- (CAPEX) als auch auf die Betriebsausgaben (OPEX) aus. Detaillierte CAPEX- und OPEX-Analysen haben die Vermutung bestätigt, dass das TELWIND-Plattformkonzept die Stromgestehungskosten von im küstenfernen Meer schwimmenden Windkraftanlagen senken könnte. „Die TELWIND-Technologie ist bei Wassertiefen von mehr als 40 Metern rund 30 % günstiger als aktuelle bodenbefestigte Gründungskonstruktionen“, fügt Serna hinzu. „Die Vor-Ort-Montage der schwimmenden Unterbauplattform bringt im Gegensatz zum Transport mit Schwergutschiffen erhebliche Zeitersparnisse.“ Der Markt für im küstenfernen Meer schwimmende Windkraftanlagen entwickelt sich weiter, aber schwimmende Gründungen waren schon immer kostspielig. TELWIND hat neue fortschrittliche Technologien hervorgebracht, die ein besseres Verständnis dafür liefern, wie Kosten gesenkt werden können.
