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Hightech-Strategie

Energie aus dem Meer

Das Meer ist geballte Energie: Wind und Gezeiten. Wie kann aus dieser Energie elektrischer Strom gewonnen werden?

Windpark Alpha Ventus

Offshore Windpark Alpha Ventus

Foto: Sebastian Bolesch

45 Kilometer vor Borkum entstand von April 2009 bis November 2009 der erste deutsche Offshore Windpark -alpha ventus- errichtet und von Bundesumweltminister Norbert Röttgen am 27. April.2010 eröffnet. So hoch wie der Kölner Dom ragt jedes der zwölf Windräder in 30 Meter Wassertiefe über den Meeresspiegel hinaus. Trotzdem sind die Anlagen von Land aus unsichtbar. Die Erdkrümmung und der große Abstand zur Küste sorgen dafür, dass selbst bei sehr guter Sicht nur die Spitzen der Rotorblätter zu sehen sind. Gute Aussichten für Offshore!

Offshore bedeutet für die in Deutschland auf See geplanten Windparks, dass die Anlagen weit vom Ufer entfernt errichtet werden. Alpha ventus liefert Strom, der für 50.000 Haushalte ausreicht. Die Windräder ruhen auf dreibeinigen und vierbeinigen etwa 700 Tonnen schweren und 40 Meter hohen Gründungsstrukturen , die mit bis zu 30 Meter langen Stahlpfählen im Meeresboden verankert wurden. Bei alpha ventus handelt es sich um ein Pilotprojekt, bei dem Erfahrungen für weitere Projekte gesammelt werden sollen.

Zum Windpark gehört neben den 12 Windrädern eine weitere Plattform für das Umspannwerk. Von dieser führt eine Hochspannungsleitung an Land, wo der Strom dann ins Stromnetz eingespeist wird. Auch Fino 1, die Forschungsplattform des Bundesumweltministeriums, die nur 400 Meter von alpha ventus entfernt steht, bildet eine Einheit mit dem Pilotprojekt. Sie erfasst Daten über Wind und Wellen, die zur wissenschaftlichen Auswertung der Betriebserfahrungen mit alpha ventus dringend benötigt werden.

Keine Hightech ohne Forschung

Offshore-Windenergieanlagen sind noch Neuland. Deshalb wird die Errichtung und der Betrieb von alpha ventus intensiv wissenschaftlich begleitet. Das Bundesumweltministerium hilft dabei mit der mit 50 Millionen Euro ausgestatteten Forschungsinitiative RAVE (Research at alpha ventus).

Windkraftanlagen des Offshore-Windparks alpha ventus werden montiert. Vor Borkum in der Nordsee. Der erste deutsche Offshore-Windpark,Windkraft,Windrad,

gewaltige Rotoren

Foto: DOTI 2009 / Ibeler

In bisher 25 Forschungsprojekten, an denen etwa 50 Technologieunternehmen und Forschungseinrichtungen beteiligt sind, werden alle Facetten der Windenergienutzung auf See untersucht. Die Ergebnisse sollen für den weiteren Ausbau der Windenergienutzung auf See genutzt werden, um diesen wirtschaftlich und im Einklang mit der Meeresumwelt zu gestalten.

Für die Bundesregierung ist die Windenergienutzung mit seegestützten Anlagen von hoher umwelt- und energiepolitischer Bedeutung. Bis 2020 sollen die erneuerbaren Energien mindestens 20 Prozent des Stromverbrauchs decken. Danach soll ihr Anteil kontinuierlich weiter steigen: bis auf 50 Prozent im Jahr 2050. Wesentlichen Anteil daran sollen die neuen Offshore-Windenergieanlagen haben. Zugleich tragen die Windparks zur Stärkung der Wirtschaft und des Arbeitsmarktes in der Region bei. Küstenstädte wie Bremerhaven, Cuxhaven und Emden haben sich durch den Ausbau der Infrastruktur für die Errichtung von Windparks auf See, wie etwa spezielle Schwerlastkaie, auf die  kommende Entwicklung und die damit verbundenen Chancen zur Ansiedlung neuer Unternehmen eingestellt.  

Weitere kommerzielle Offshore-Windparks, wie BARD I in der Nordsee und BALTIC I in der Ostsee werden im Jahr 2010 errichtet und profitieren dabei bereits auch aus den Erfahrungen von alpha ventus.

Auch ökologische Fragen im Blick

Schon seit 2001 fördert der Bund die Windenergieforschung im Meer. Wissenschaftliche Untersuchungen befassen sich vor allem mit möglichen Auswirkungen von Offshore-Windenergieanlagen auf die Umwelt. Was bedeuten Windenergieanlagen für Meeressäuger, Seevögel und Fische? Wie wirken sie sich auf den Vogelzug und auf die Tierwelt des Meeresbodens aus? Geforscht wird auf drei Forschungsplattformen in Nord- und Ostsee, darunter FINO 1 in unmittelbarer Nähe zu Alpha Ventus. Das Kürzel FINO steht übrigens für Forschungsplattformen in Nord- und Ostsee.

FINO 1 steht bereits seit 2003. 80 Meter hoch ist der Mast für Messgeräte, der sich über der 20 Meter über dem Meeresspiegel liegenden Plattform erhebt. Zur Plattform mit Containern für die Messinstrumente gehört ein Hubschrauberlandeplatz, den Seevögel gern als Rastplatz nutzen.

FINO 2 wurde in der Ostsee errichtet und verfolgt ein ähnliches Meeresprogramm wie  FINO 1.

FINO 3 hat im Juli 2009 ihren Betrieb mit einem umfangreichen Forschungsprogramm aufgenommen. Die Plattform steht etwa 60 Kilometer westlich von Sylt im Meer.
 
Messdaten und Bilder der Webcams auf den Plattformen sind jederzeit sogar im Internet abrufbar. Die Messstationen erfassen u.a. Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Lufttemperatur, Luftdruck, Luftfeuchte, Luftdichte, Regen, Globalstrahlung, UV-Einstrahlung, Sichtweite und Blitze. Diese Daten helfen, die vorhandenen Risiken bei der Auslegung, Errichtung und Betriebsführung von Offshore-Windenergieanlagen zu verringern.

Gezeiten nutzen

In Deutschland sind die Möglichkeiten, mit Wasserkraft Energie zu gewinnen weitgehend ausgeschöpft. Allerdings gibt es eine noch im Anfangsstadium befindliche Technologie: die Nutzung der Meeresenergie. Sie schlummert vor allem in den Gezeiten. Aber auch Wellen und Meeresströmungen könnten zur Stromerzeugung dienen.

Als beispielhaft für international angelegte Forschungsvorhaben gilt das britisch-deutsche Projekt Seaflow. Mit einer an die Meeresverhältnisse angepassten Technologie nutzen die Forscher dabei die Gezeitenströmungen vor der Küste Cornwalls zur Stromerzeugung.

Die Anlagen besitzen ähnliche Rotoren wie Windkraftanlagen. Allerdings erzeugt ein solcher Rotor unter Wasser mehr elektrische Leistung als ein vergleichbar großer Rotor einer Windkraftanlage. Da die Dichte von Wasser höher ist als Luft, reicht eine Strömungsgeschwindigkeit von zwei bis drei Metern pro Sekunde aus, um Strom zu gewinnen. Dabei muss die Technik sehr robust sein, um dem Salzwasser und den Wasserkräften im Meer zu widerstehen. Hier sind völlig neue Materialien und Techniken gefragt.

In Deutschland selbst lohnt sich diese Form der Energiegewinnung nicht, da das Wasser nicht tief genug ist und die Strömungen in Nord- und Ostsee nicht genug Energie liefern würden. Bei der Entwicklung dieser neuen Technologien setzt Deutschland vor allem auf einen Know-how-Vorsprung für den Export. Deshalb fördert das Bundesumweltministerium die Forschung und Entwicklung der deutschen Projektpartner.

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