Was versteht man unter Offshore-Windkraft?

Offshore Windpark

Offshore Windkraft ist die Stromerzeugung mit Windkraftanlagen vor einer Küste (offshore = küstennah). Windparks auf dem Meer produzieren rund doppelt so viel Energie wie die Onshore-Anlagen an Land.

Vorteile der Offshore-Windkraft

Offshore-Windparks können sehr groß sein, weil es auf dem Meer keine Abstandsregeln zu Siedlungen gibt. Dementsprechend gibt es seltener juristische Widerstände gegen den Bau der Windparks, obgleich diese nicht völlig ausbleiben: Tier- und Umweltschützer beklagen bisweilen die Gefährdung von Vögeln und sogar Fischen. Doch verglichen mit den juristischen Scharmützeln bei Onshore-Anlagen sind diese Schwierigkeiten sehr gering. Die einzelnen Turbinen von Offshore-Anlagen sind ihrerseits größer als diejenigen der Onshore-Windparks.

Im Januar 2022 lieferte Siemens Gamesa die bislang größte Offshore-Turbine für den Dauerbetrieb mit einer Leistung von 11 MW aus. Sie geht an einen Windpark in den Niederlanden. General Electric hat schon 2018 eine 12-MW-Turbine in England zunächst für fünf Jahre testweise aufgestellt. Ebenfalls derzeit im Testbetrieb und noch größer ist Haliade-X 13 von General Electric, die sogar 14 MW leistet, 260 m hoch ist und einen Rotorendurchmesser von 220 m hat.

Der dänische Hersteller Vestas hat 2022 im dänischen Østerild eine Offshore-Turbine mit 15 MW, 280 m Höhe und einem Rotorendurchmesser von 231 m testweise in Betrieb genommen, die ab 2024 in den Dauerbetrieb gehen soll. Die Onshore-Turbinen hingegen leisten selten mehr als 6 MW, sind auch kaum über 160 m hoch und haben Rotorendurchmesser von 120 bis 130 m. Die Dimensionen der Offshore-Turbinen haben einen Sinn, denn auf dem Meer herrscht beständiger und starker Wind, der sich mit großen Turbinen gut verwerten lässt. Ein Offshore-Windrad kann mit bis zu ~5.000 Volllaststunden pro Jahr laufen, an Land sind es durchschnittlich 2.000 Volllaststunden. Natürlich verursachen die gigantischen Bauwerke der Offshore-Windräder zunächst höhere Kosten, doch diese rechnen sich schon mittelfristig.

Offshore Windpark Ostsee
Offshore Windpark

Besondere Anforderungen an Offshore-Windräder

Kostentreibend wirken bei Offshore-Windrädern die Belastungen durch hohe Windgeschwindigkeiten und der erforderliche Korrosionsschutz gegen das Salz im Meerwasser und in der Umgebungsluft. Man nutzt meerwasserbeständige Werkstoffe, kapselt Baugruppen vollständig ein und stattet die Türme und Maschinenhäuser mit einer Überdruckbelüftung aus. Für den Schutz vor Ausfällen und Stillständen werden die Anlagen mit umfangreichen Überwachungssystemen, Hubschrauberplattformen und Bordkränen für kleine Reparaturarbeiten ausgestattet.

Für das Anfahren mit Booten verfügen sie über spezielle Anlandeplattformen, die auch ein Andocken bei hohem Seegang ermöglichen. Betriebswichtige Systeme sind redundant ausgelegt. Die Betriebsdauer eines Offshore-Windrades soll mit Stand 2022 etwa 25 bis 30 Jahre betragen, was es zunächst teuer macht. Dennoch ist das Kosten-Nutzen-Verhältnis gegenüber einem Onshore-Windrad günstiger. Zwar liegen die Kosten für die erste Installation inklusive Bau des Fundaments, Innerparkverkabelung und Netzanschluss zunächst prozentual höher als beim Onshore-Windrad. Doch je größer ein Windrad wird, desto mehr rechnet sich der Aufwand. Dies Logistik und die Wartung bleiben bei Großturbinen in etwa so aufwendig wie bei ihren kleineren Brüdern an Land. Daher ist es sinnvoll, große Offshore-Windparks mit großen Turbinen zu bauen, wenngleich die Anfangsinvestitionen zunächst sehr hoch sind.

Eine weitere Anforderung entsteht bei der Offshore-Windkraft durch das nötige Verlegen von Stromkabeln, die den produzierten Windstrom zunächst an Land und dann über das Land transportieren. Die vor deutschen Küsten installierten Offshore-Windparks produzieren schon Strom, aber der Trassenausbau in den deutschen Süden, wo man den Strom dringend braucht, kommt zu langsam voran. In Deutschland gibt es die vier Haupttrassen SüdOstLink, SuedLink, Ultranet und A-Nord. Ultranet soll 2023 in Betrieb gehen, die anderen drei Trassen erst 2025. Es müssen über 5.900 km Stromleitungen neu verlegt oder modernisiert werden.

Aufgrund schleppender Genehmigungsverfahren und von Anwohnerwiderständen gegen die Stromtrassen dauert der Ausbau länger als ursprünglich geplant. Anwohnerwiderstände ließen sich mit der unterirdischen Verlegung von Stromleitungen überwinden, doch diese ist sehr viel teurer als Hochspannungsmasten. Andererseits sind unterirdische Kabel sturmsicher und widerstehen auch Sabotageakten besser, was inzwischen ein neuer Aspekt der Betrachtung ist.

Offshore Windpark Ebbe
Offshore Windpark

Was kann ein Offshore-Windpark leisten?

Hier eine beispielgebende, aber unvollständige Liste wichtiger Offshore-Windparks:

  • Dogger Bank, Nordsee, Vereinigtes Königreich, 2.470 MW, geht 2024 in Betrieb
  • Hollandse Kust Zuid, Nordsee, Niederlande, 1.540 MW, in Teilbetrieb seit 2022, Vollbetrieb ab 2023
  • Hornsee, Nordsee, Vereinigtes Königreich, 1.386 MW, in Betrieb seit 2022
  • Moray Firth, Nordsee, Vereinigtes Königreich, 950 MW, in Betrieb seit 2022
  • Borkum Riffgrund, Nordsee, Deutschland, 777 MW, in Betrieb seit 2019
  • Gode Wind, Nordsee, Deutschland, 600 MW, in Betrieb seit 2017

Diese Liste dient nur der Veranschaulichung. Weltweit gibt es sehr viele Offshore-Windparks. Allerdings liegt ihr Gesamtanteil an der Windstromerzeugung unter 5 %. Das liegt an den anfänglichen hohen Investitionskosten. Ein Trend der kommenden Jahre und Jahrzehnte dürfte sein, die Offshore-Windkraft noch deutlich auszubauen.

Offshore Windpark Ebbe und Flut
Offshore Windpark bei Ebbe

Besondere technische Eigenschaften von Offshore-Windrädern

Offshore-Windräder sind nicht nur besonders stabil und für die Wartung gut zugänglich (siehe oben), sondern in einigen Fällen auch drehbar, um sich nach der Windrichtung auszurichten. Die Rotorblätter können ihren Blattanstellwinkel ändern, sodass die Luftanströmung computergesteuert aktiv beeinflusst werden kann. Bei Sturm lässt sich die Anlage stoppen, die Blätter werden dann aus dem Wind gedreht. Der Generator wird mit einem Vollumrichter für die Umwandlung des Gleichstroms an das Wechselstromnetz angebunden. Vor der Einspeisung transformiert ein Mittelspannungstrafo die produzierte Energie von der erzeugen Spannung (400 – 1.000 V) auf Mittelspannung (10 – 30 KV). Mit dieser Spannung wird der Strom ins öffentliche Netz gespeist.