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Offshore-Technik:

Das Ungeheuer vom Greifswalder Bodden

Schwimmende Windkraftanlagen sind die Zukunft der Offshore-Technik. Eine Expedition auf der Ostsee.

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© Robert Albrecht/BDEW

Es ist ein ungemütlicher Tag auf dem Greifswalder Bodden. Das Wasser ist, wie es Seglerinnen und Segler nennen, „kabbelig“. Der Wind der letzten Tage hat eine Dünung mit kurzen steilen Wellen entstehen lassen. Das Boot stampft durch die See, Gischt kommt über und bei dem einen und der anderen macht sich der Magen bemerkbar. Bei aufkommender Seekrankheit hat es sich bewährt, zum Horizont zu schauen. Doch was zeigt sich dort in der Ferne? Es ist groß, sehr groß, hoch wie ein mehrstöckiges Haus. Das unbekannte Objekt trotzt den Kräften der Natur, seine langen Arme durchtrennen die Luft. Begegnen wir hier vor der Küste Vorpommerns einem Meeresungeheuer? Die Antwort ist natürlich: nein. Wir nähern uns dem Prototypen einer neuartigen Windkraftanlage mit dem Namen „Nezzy2“, (gesprochen „Nessi Quadrat“).

Der geistige Vater und Namensgeber von Nezzy2 ist Sönke Siegfriedsen. Die Faszination Wind hat ihn schon früh gepackt: „Mit drei Jahren war ich zum ersten Mal auf einem Segelboot, mit sieben hatte ich meinen ersten Opti – ein kleines Boot für Neulinge“, sagt er. Und der Wind treibt ihn auch beruflich an: Bereits seit über 40 Jahren beschäftigt sich Siegfriedsen mit Rotoren und Generatoren. 1983 gründete er im Alter von 26 Jahren die aerodyn Energiesysteme GmbH. In den darauffolgenden Jahrzehnten ist das Unternehmen gemeinsam mit Partnern in der ganzen Welt an der Entwicklung von rund 90 verschiedenen Typen von Windkraftanlagen beteiligt. 27 Anlagetypen hat Sönke Siegfriedsen mit seinen Mitarbeitern vom Fundament bis zur Rotorblattspitze entwickelt. Allein in China stehen etwa 50.000 Anlagen „designed by aerodyn“. Das brachte ihm nicht nur eine Vielzahl von Patenten ein: 2016 wurde der Visionär aus Schleswig-Holstein mit dem German Renewables Award in der Rubrik „Lebenswerk Windenergie“ ausgezeichnet.

Offshore der Zukunft: Höher als der Kölner Dom

Doch Siegfriedsen ruht sich nicht auf Erfolgen aus, im Gegenteil: Sein aktuelles Projekt sind schwimmende Windkraftanlagen wie Nezzy2. Auf einer schwimmenden Konstruktion aus Stahl und Beton sind zwei Anlagen mit gegenläufigen Rotoren errichtet und verspannt. Eine Besonderheit: Die Konstruktion richtet sich selbsttätig zum Wind aus, sie muss daher nur an einem Punkt mit dem Meeresgrund verbunden sein. Die Spitzen der Rotorblätter reichen bis 18 Meter über die Wasseroberfläche. Dabei ist es nur ein Modell im Maßstab eins zu zehn, das gerade in der Ostsee erprobt wird. Die „fertige“ Nezzy2 wird also 180 Meter in die Höhe ragen – höher als der Kölner Dom, aber mit deutlich zierlicheren Türmen.

Das ist eine der Stärken der Konstruktion: „Im Vergleich von Systemen, die bei gleichem Energieertrag aus einer großen oder zwei kleineren Anlagen aufgebaut sind, zeigt sich: Einerseits ist das Gesamtkopfgewicht bei Verwendung von zwei kleinen Anlagen um 23 Prozent niedriger und zusätzlich der Abstand dieser Masse zur Wasseroberfläche um 28 Prozent geringer. Damit ist das Gewichtsmoment nur etwa halb so groß wie bei einem Anlagensystem mit einer Anlage. Und darauf kommt es gerade bei schwimmenden Anlagen an, um die Investitionskosten zu minimieren“, erläutert der Konstrukteur. „Die Verspannung mit Spezialseiten spart noch einmal Gewicht oberhalb der Wasseroberfläche. Die Fundamentstruktur hingegen, die sich unterhalb der Wasseroberfläche befindet, ist in kostengünstigen aber schweren Fertigbetonteilen ausgeführt. So erreichen wir, dass 80 Prozent der Gesamtmasse unter Wasser liegen. Ein tiefer Schwerpunkt ist wichtig für die Stabilität.“ 

Der Praxistest hat bewiesen, dass Nezzy2 nicht nur funktioniert, sondern auch der physischen Beanspruchung auf See standhalten kann. So ist nun der nächste Schritt möglich: Im kommenden Jahr wird eine 16-Megawatt-Nezzy2 errichtet, schwimmen wird die riesige Nezzy2 vor der Küste Chinas.

Schwimmende Anlagen: billiger und vielseitiger

Die Eroberung der Meere zur Stromerzeugung mit schwimmenden Windkraftwerken beginnt weltweit. Die Vorteile dieser Technik liegen auf der Hand. Zum einen ist der Bau von Fundamenten unter Wasser aufwendig und teuer. Schwimmende Anlagen – so die Annahme – könnten die Erzeugungskosten spürbar senken. Der Branchenverband EuroWind hält eine Kostenreduktion um die Hälfte auf einen Preis von 40 bis 60 Euro je Megawattstunde für möglich. Zum anderen ist bislang die Wassertiefe ein begrenzender Faktor im Offshore Bereich: Ab etwa 50 Metern ist bislang Schluss. Weiter draußen wird die Installation schnell zu aufwändig, um langfristig rentabel zu sein. Da freie Plätze in küstennahen Gebieten aber immer seltener werden, je erfolgreicher der Ausbau von Offshore-Windanlagen stattfindet, könnten mit Anlagen wie Nezzy2 riesige Gebiete für die Gewinnung von Windstrom erschlossen werden – so der Plan. Zumal ihre Fixierung mit Ankern oder so genannten „Suction Buckets“ technisch nicht allzu schwierig ist. Der Strom wird per Kabel zum Festland geleitet.

Welches Potenzial in der schwimmenden Offshore-Windenergie steckt, hat das norwegische Energieunternehmen Equinor (vormals Statoil) unter Beweis gestellt: 2017 schuf es mit dem Hywind Pilot Park 25 Kilometer vor der schottischen Küste den ersten schwimmenden Windpark. 2021 hat dieser im dritten Jahr in Folge mit 57,1 Prozent den höchsten durchschnittlichen Kapazitätsfaktor aller Windparks in Großbritannien erreicht. Das heißt: Das Verhältnis der tatsächlichen Energieproduktion über einen bestimmten Zeitraum zur maximal möglichen Leistung ist höher als bei anderen Offshore-Anlagen.

RWE und EnBW sind mit an Bord

Auch in Deutschland tüfteln weitere Unternehmen an der Idee, den künftigen Windkraft-Anlagen für den Einsatz auf See das Schwimmen beizubringen. RWE erwartet, dass die Kosten schnell fallen, sodass schwimmende Fundamente voraussichtlich 2030 wettbewerbsfähig sein werden – und hat bis dahin vor, sich an drei Demoanlagen zu beteiligen. Noch in diesem Jahr soll in Norwegen das TetraSpar-Konzept, eine Stahlrohr-Tragstruktur mit darunter hängendem Kiel, in die Testphase gehen. Im nordspanischen Bilbao will das Unternehmen ab 2022 eine katamaranähnliche Struktur ausprobieren: Im 85 Meter tiefen Meeresboden ist sie mit hybriden Ankerleinen fixiert, die die Plattform auf Position halten. Und voraussichtlich 2024 will RWE im US-Bundesstaat Maine einen Halbtaucher aus Beton erproben, auf dem eine 11 Megawatt-Turbine eingesetzt werden soll.



Die Idee und erste Erprobungen von Nezzy2 haben einen südwestdeutschen Projektpartner überzeugt: Die EnBW Energie Baden-Württemberg ist mit im Boot und hat die Testphase auf der Ostsee gefördert und begleitet. Klaus Uwe Drechsel ist Teamleiter für den Ingenieurbau im Bereich Offshore-Wind bei der EnBW. Er betont das Marktpotenzial der schwimmenden Windkraftwerke: „Durch Nezzy2 können ganz neue Küstengebiete für Offshore-Windkraft erschlossen werden. Mit dieser Technik kann man praktisch überall bauen. Das eröffnet für uns ganz neue Märkte.“ Eine Einschätzung, die die Politik teilt: Laut einer Studie sieht die EU-Kommission allein auf Unionsgewässern ein Erzeugungspotenzial von 4,5 Millionen Megawatt, zwei Drittel davon in Seegebieten mit mehr als 100 Metern Tiefe. Sönke Siegfriedsen nennt keine konkreten Zahlen, doch auch er blickt optimistisch voraus: „Ich sehe sehr gute Chancen, dass man in einigen Jahren eine ganze Menge Nezzys in der Welt sehen wird.“

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