Windenergie

Windenergie
Die Windenergie ist unter den erneuerbaren Energiequellen die effizienteste Methode um Energie zu gewinnen. Sie liefert nicht nur am meisten Strom, sondern braucht auch am wenigsten Fläche. Die technische Entwicklung der Windenergie ist sehr beeindruckend. Zum großen Teil, bedingt durch die erhebliche öffentliche Förderung von Forschung und Entwicklung, hat sich die Leistung der Windkraftanlagen seit 1980 um mehr als einen Faktor 160 vergrößert. Da es stets Wind geben wird und diese Quelle für Energie somit niemals versiegen kann, und der Betrieb einer Windkraftanlage keinerlei Emissionen an dem klimaschädlichen Gas Kohlendioxid abgibt, ist die Windkraft einer der wichtigsten erneuerbaren Energiequellen.
Dazu kommt dass Windenergie zu einer langfristigen energiepolitischen Unabhängig führt, denn derzeit sind Länder von anderen rohstoffliefernden Ländern abhängig, um die Energieversorgung im eigenen Land gewährleisten zu können.
Windkraftanlagen bringen zudem Arbeitsplätze, da sie geplant, hergestellt, gewartet und weiterentwickelt werden. Die deutsche Windindustrie hat sich eine Spitzenposition erobert und sichert bereits jetzt rund 100.000 Arbeitsplätze.

Bauablauf & Installation von Offshore – Windanlagen

Das maritime Umfeld der Offshore-Windenergieanlagen (OffWEA) sorgt bei der Errichtung dafür, das hier in wesentlichen Punkten vorgegangen werden sollte. Der Aufwand der Installationsarbeiten vor allem mit Blick auf die Transportkosten und die Verankerung der Anlagen ist deutlich höher. Die Errichtung einer Offshore-Windenergieanlage läuft in mehreren Schritten ab. Diese werden von uns in drei allgemeine Kategorien eingeteilt:

Afrikas grösste Windfarm in Ethiopien begann mit der Produktion im Oktober 2013.
– Fundamente und Gründungen

– Errichtung

– Netzanschluss und Inbetriebnahme

Fundamente und Gründungen

Eine feste Verankerung muss vorliegen, um eine OffWEA errichten zu können. Dazu werden am Offshore-Standort Fundamente bzw. Gründungsstrukturen errichtet, auf denen die WEA stehen wird. Verschiedene Fundamenttypen stehen hier zur Auswahl, die u.a. in Abhängigkeit von Faktoren wie Gewicht der WEA, Wassertiefe, dynamische Lastverteilung und Beschaffenheit des Meeresbodens ausgewählt werden.

Auch das Gewicht der Fundamente (z.T. über 1.000 t) bzw. Komponenten spielt bei der Wahl des Fundamenttyps eine Rolle.

Zum Einsatz kommen derzeit Jackets, Tripods, Monopiles, Schwergewichtsgründungen, Tripiles, Bucket-Fundamente oder schwimmende Fundamente. Je nach gewählten Fundamenttyp läuft die Installation sehr unterschiedlich ab. Wenn die Fundamente wie bislang üblich per Rammung errichtet werden kommt es zu erheblichen Schallemissionen. Daher sind aus Umwelt- und Naturschutzgründen in Deutschland Schallschutzmaßnahmen durchzuführen. Diese umfassen auch technische Lösungen zur Reduzierung des Rammschalls, die in die Bauabläufe zu integrieren sind.

Errichtung von Offshore-Windenergieanlagen

Die Errichtungsphase kann wiederum in mehrere Teilphasen untergliedert werden. So erfolgt zunächst eine Vormontage der Komponenten im Ausgangshafen, bevor die einzelnen Teile zur Baustelle transportiert werden. Vor Ort findet schließlich die abschließende Errichtung der WEA statt. Nach dem Netzanschluss und der erfolgreichen Inbetriebnahme kann die Anlage dann Strom produzieren. Die Errichtung von OffWEA wird insbesondere dadurch erschwert, dass stabile und ruhige Wetter- und Seebedingungen gegeben sein müssen. Das schränkt das Zeitfenster, in dem über das Jahr Bauarbeiten stattfinden können, ein.

Das Ziel der Vormontage besteht vor dem Hintergrund des schmalen Zeitfensters darin, die nötigen Arbeitsschritte auf See zu minimieren. In den dafür ausgelegten Offshore-Häfen erfolgt daher vor dem eigentlichen Baubeginn zunächst die Montage größerer Einheiten aus den Einzelkomponenten. Dazu bedarf es entsprechender Werkhallen und Flächen. Für die Montage einer OffWEA im Hafen wird nach den bisherigen Erfahrungen eine Fläche von rund 1000 m² benötigt. Die WEA-Komponenten werden mit Transport- und/oder Errichterschiffen in das Baugebiet transportiert. Je nach Größe der Schiffe können dabei eine oder mehrere OffWEA gleichzeitig befördert werden. Für den Transport sind ebenso wie für die Errichtung der Anlagen stabile Wetter- und Seeverhältnisse von Vorteil.

Vor Ort werden die einzelnen Komponenten der OffWEA auf dem Sockel der zuvor installierten Gründungsstruktur errichtet und zur kompletten Anlage zusammengesetzt. Dazu wird zunächst das erste Turmsegment durch den Kran eines Errichterschiffs oder einer Errichterplattform (Jack-up Plattformen) aufgesetzt und durch einen Stahlflansch fest mit der Gründung verbunden.

Alle weiteren Turmsegmente werden dann nachfolgend auf das erste Segment montiert. Dazu werden sie ebenfalls per Kran in die richtige Position gebracht und mit dem unteren Segment verbunden. Anschließend wird die Gondel mit der Turbine montiert. Zum Abschluss werden dann der Rotorstern bzw. die Rotorblätter durch den Kran des Errichterschiffs hochgezogen und an der Gondel montiert. Damit ist die eigentliche Errichtung der Anlage abgeschlossen.

Neuere Errichtungskonzepte sehen für die Zukunft auch die komplette Vormontage des Turms sowie der Anlage ohne Rotor an Land vor. Insgesamt wird im Bereich der Errichtungslogistik ein großes Kostensenkungspotential gesehen.

Netzanbindung und Inbetriebnahme

Die errichteten Offshore-Windparks müssen nach Abschluss der Anlagenerrichtung noch an das Stromnetz angeschlossen werden. Dazu ist eine Innerparkverkabelung sowie die externe Netzanbindung an das Festland notwendig.

Das Umspannwerk des Windparks ist in der Regel mit einer größeren Umspannplattform des Übertragungsnetzbetreibers verbunden. Bei der Kabelverlegung zum Umspannwerk werden größere Schiffe als bei der Innerparkverkabelung benötigt. Das Umspannwerk selbst ist wiederum mit dem Stromnetz am Festland durch einen entsprechenden Netzzugangspunkt verbunden. In der Nordsee wird hauptsächlich der Strom über große Gleichstromverbindungen abgleitet, in der Ostsee über Wechselstromleitungen.

I.d.R. werden die externen Kabel für die Netzanbindung an das Festland vor der Errichtung der OffWEA verlegt. Die interne Kabelverlegung erfolgt dagegen erst nach der Fundament-Gründung und der Errichtung der Umspannplattform.

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