Einführung selbstschwimmender Fundamente im Bereich Offshore-Windkraft
Windenergie ist eine der stabilsten Formen erneuerbarer Energie und wird zu einem wesentlichen Teil des Energiekonzepts von Europa. Die Einsatz von Windkraftanlagen nahe der Küste (Offshore) anstelle an Land hat einige deutliche Vorteile. Die EU bringt Bewegung in die Entwicklung in diesem Bereich und hat Innovationsbestrebungen von KMU wie etwa dem spanischen Esteyco unterstützt. Dessen im Mai 2017 abgeschlossenes, von der EU finanziertes ELISA-Projekt hat ein einfach zu installierendes Betonfundament für einen neuartigen Prototyp einer Offshore-Windkraftanlage entwickelt. „Windkraftanlagen im Offshorebereich sind tendenziell wirtschaftlicher als auf dem Festland (Onshore), da dort Geschwindigkeit und Richtung des ablandigen Winds nicht so starken Schwankungen unterworfen sind. Das bedeutet, dass weniger Windkraftanlagen erforderlich sind, um die gleiche Menge an Strom bereitzustellen“, erklärt José Serna, Technikvorstand von Esteyco und ELISA-Koordinator. „Zudem sind Offshore-Anlagen weniger sichtbar und beeinträchtigen nicht die Flächennutzung.“ Eine der größten technischen Herausforderungen besteht jedoch darin, Windkraftanlagen vor der Küste, d. h. im Meer, zu errichten. Bislang war man in dieser Beziehung von den wenigen Schwergutschiffen abhängig, die in der Lage sind, das Fundament auf dem Meeresboden zu montieren sowie die Windturbinen- und -turmelemente in ihre endgültige Position zu heben. Besonders schwierig ist dies bei Wassertiefen von mehr als 45 Metern, wo schwere Stahlfundamente benötigt werden. Die Lösung von Esteyco besteht aus einem selbstinstallierenden Teleskopturm mit Fundament, womit erstmals eine kranfreie Offshore-Montage von Fundament, Turm und Turbine möglich wird. Dabei handelt es sich um ein neuartiges selbstschwimmendes Fundamentsystem mit integriertem Auto-Lift-Teleskopturm. Es kann bereits im Hafen komplett montiert werden. Die ausziehbare Bauform des Turms senkt den Schwerpunkt während des geschleppten, selbstschwimmenden Transports, so dass die untere Fundamentplattform vorübergehend als Lastschiff fungieren kann. Sobald der Ballast auf dem Meeresgrund ausgebracht ist, kann der Turm mit Hilfe von Kabeln und konventionellen Hubinseln in seine endgültige Position gehoben werden. „Dieses System ist hervorragend für die nächste Generation von Offshore-Windkraftanlagen geeignet. Es beruht einzig und allein auf konventioneller und leicht erhältlicher Ausrüstung, was es zu einer ohne Weiteres anpassbaren Technologie macht“, erklärt Serna. Im Rahmen des ELISA-Projekts finanzierte man die detaillierte Konzipierung und den Bau des selbstschwimmenden Betonfundaments für die neue Offshore-Windturm-Technologie von Esteyco. Sie war Bestandteil eines vollmaßstäblichen 5-MW-Prototyps, der auf den Kanarischen Inseln gebaut wurde. Das Projekt umfasste Turmfuß und Unterteil. Zertifizierung und Erprobung fanden in vollem Umfang statt. Anhand einer Reihe von Tests wurde die Selbstschwimmfähigkeit bestätigt. Für die neue Turbine sind lediglich konventionelle Hafenschlepper (mit 60 Tonnen Zugkraft) erforderlich, um sie an ihre Position in Küstennähe zu schleppen. Außerdem ist eine Senkung der Wartungskosten zu verzeichnen, da ein vorgefertigter Betonsockel anstelle von Stahl eingesetzt wird, der alle 5 Jahre ausgetauscht werden muss. „Wir schätzen, dass unsere neue Konstruktion die Gesamtkosten für Bau und Montage um mehr als 30 % senken wird“, meint Serna, „was den verstärkten Einsatz von Offshore-Windenergie fördern sollte.“ Der Prototyp wird bis Juni 2018 voll einsatzfähig sein und dann die erste am Unterteil fixierte, ohne Schwergutschiffe installierte Offshore-Windkraftanlage sein. Auch eine 8-MW- und eine 12-MW-Version sind in Planung. Esteyco widmet sich zudem Weiterentwicklungsarbeiten und man hofft darauf, in der Folge kommerzielle Partner zu finden, die Hilfestellung bei der Markteinführung der neuen Windkraftanlagenbauform geben. Serna zufolge sind verschiedene interessierte Kreise an das Unternehmen herangetreten.
Schlüsselbegriffe
ELISA, Esteyco, Offshore-Windenergie, Windkraftanlagendesign, selbstschwimmendes Fundament
