Neue Offshore-Windturbinen trotzen auch den heftigsten Stürmen – mit nur zwei Rotorblättern

Offshore-Windenergie könnte zu einer riesigen Energiequelle werden. Dem stellen sich aber viele Herausforderungen entgegen. Ein neues Design für Windturbinen soll dies ändern.

Autor Mark Newton:

Übersetzung Lara Sophie Sander, 23.03.22

Länder, die über lange Küstenstreifen mit viel Wind verfügen, scheinen langsam zu erkennen, welch enorme Ressourcen einige Meilen vor ihren Küsten liegen. Während Windturbinen an Land von starken – aber nicht zu starken – Winden abhängig sind, werden Offshore-Windturbinen nahezu durchgängig mit ausreichend Wind versorgt.

Bedingungen ist nicht so einfach – und auch nicht billig. Der Wind auf dem Meer kann zudem so stark sein, dass die Turbinen selbst beschädigt werden oder zumindest abgeschaltet werden müssen – was allerdings eine enorme Verschwendung wäre. Damit ist der Wartungs- und Reparaturbedarf eine der größten Hürden beim Ausbau von Offshore-Windparks, ebenso wie die kostenintensive Installation

Ingenieur- und Technologieunternehmen, wie zum Beispiel auch Seawind Ocean Technology aus den Niederlanden, sind bereits dabei, die nächste Generation schwimmender Windturbinen zu entwickeln, die das enorme Potenzial der Offshore-Windenergie effektiv nutzen könnten. Seawind Ocean hat ein innovatives Turbinendesign mit nur zwei Rotorblättern – im Gegensatz zu den üblichen drei – entwickelt, dass selbst den stärksten Wirbelstürmen gewachsen sein soll.

Die aktuellen Modelle nennen sich Seawind 6 und Seawind 12 und sind schwimmende Konstruktionen, die in großen Tiefen eingesetzt werden können, so auch in ‚ultratiefen Gewässern‘, d. h. in Tiefen von mehr als 1500 Metern.

Der Schlüssel zu der Widerstandsfähigkeit der Anlagen ist das spezielle Scharnier- und Turbinensystem, inspiriert von der Hubschraubertechnologie. Anstatt die Blätter im Wind aufzustellen, verfügt die Seawind über eine aktive ‚Giersteuerung‘. „Gieren“ kommt aus der Seemannssprache und bedeutet hier, dass die Blätter je nach Windrichtung dynamisch ihre Position verändern. Diese Steuerung soll die Blätter besser positionieren, während die Rotorstabilität durch Aufwind-Rotorblatttechnologie selbst bei starkem Wind bestehen bleibt und dabei zusätzlich die Energieerzeugung erhöht. Sollte der Wind auch für die Seawind-Anlage einmal zu viel werden, kann ein Kipp-Gelenk-Mechanismus die Achse der Blätter vom Rotor abkoppeln und so Schäden an der Turbine durch übermäßige Belastungen verhindern. Zudem ermöglicht die Konstruktion trotz der hohen Drehzahlen ein geringeres Drehmoment als bei herkömmlichen Windkraftanlagen, wodurch sich eine Überanstrengung der Teile vermeiden lässt und die Anlagen länger erhalten bleiben.

Herkömmliche Offshore-Windparks sind oft mit einem hohen Installations- und Wartungsaufwand verbunden.

All dies dürfte den Entwicklern von Offshore-Windparks entgegenkommen. Ein weiteres Problem bei Windturbinen ist jedoch ihre Abgelegenheit, was es schwierig macht, sie zu überwachen und zu reparieren. Hier kommen oft Spezialfahrzeuge zum Zug, was mit hohen Kosten verbunden ist. Laut Seawind können die Anlagen jedoch 50 Jahre lang betrieben werden, bevor sie ersetzt werden müssen. Außerdem sollen sie einfacher gewartet werden können als herkömmliche Anlagen und das auch seltener. Dadurch, dass die Rotorblätter nicht aufgestellt werden müssen, werden darüber hinaus weniger Teile benötigt – das bedeutet auch weniger Teile, die kaputt gehen können – während das Gesamtdesign im Vergleich zu den meisten dreiflügeligen Turbinen 25 Prozent leichter ist. Letztlich können Seawind-Turbinen an Land mit Kränen errichtet und dann zu ihrer Verankerungsposition geschleppt und installiert werden, ohne, dass spezielle Installationsschiffe erforderlich sind.

Nach Angaben von Seawind lassen sich ihre Modelle, von denen das größere einen Rotordurchmesser von 225 Metern hat, bei Windgeschwindigkeiten von 3,5 bis 25 Metern pro Sekunde oder bis zu 90 Kilometern pro Stunde betrieben werden. Die 6er-Konstruktion kann potenziell Wirbelstürmen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 90 Metern pro Sekunde oder 325 Kilometern pro Stunde standhalten. Was die Energieerzeugung betrifft, so ist das kleinere ‚6-126‘ Modell für eine Leistung von 6,2 Megawatt ausgelegt, während das größere 12er Modell diese Leistung mit 12,2 Megawatt fast verdoppelt.

In Im Februar 2022 unterzeichnete Seawind ein „Memorandum of Understanding“ mit Petrofac, einem der weltweit führenden internationalen Dienstleister für die Energiewirtschaft. Die Vereinbarung sieht vor, dass die beiden Unternehmen bei der Lieferung von Seawind-Turbinen für Offshore-Windkraftanlagen im Mittelmeer und an anderen europäischen Standorten zusammenarbeiten. Seawind selbst geht davon aus, dass die Seawind 6 im Jahr 2024 und die Seawind 12 im Jahr 2025 auf den Markt kommen.

Seawind ist jedoch nicht der einzige Akteur auf dem wachsenden Offshore-Markt, dessen Wert bis 2030 auf eine Milliarde USD geschätzt wird. Bei RESET haben wir schon über andere, ähnlich innovative Offshore-Konzepte berichtet, darunter eine Multirotor-Turbine von der Größe des Eiffelturms, Windparks auf künstlichen Inseln und ein Flugdrachen-System, das große Schiffscontainer mit Strom versorgen kann. Andere Entwickler*innen arbeiten auch an neuartigen Möglichkeiten zur Speicherung der vor den Küsten erzeugten Energie, zum Beispiel mit hydroelektrischen Unterwasser-Batterien.

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