Anlagentechnik

Blick von FINO 1 auf den Windpark Alpha Ventus
© BMWi/Holger Vonderlind
Anlagentechnik

Die Nutzung der Windenergie auf hoher See stellt Hersteller und Zulieferer sowie Forschungseinrichtungen vor größere Herausforderungen als der Betrieb an Land. Höhere Windgeschwindigkeiten, Wellengang, der hohe Salzgehalt der Umgebung sowie die Notwendigkeit der Fundamentverankerung am Meeresboden sind nur einige Faktoren, die zu einer höheren Beanspruchung der in OffWEA eingesetzten Materialien und Komponenten führen.

Den erhöhten Anforderungen wird insbesondere durch besondere Testeinrichtungen und neue Anlagenkonzepte Rechnung getragen. Im Mittelpunkt der Forschungen stehen unter anderen die Erhöhung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer der WEA-Komponenten, die Sicherheit und Standfestigkeit der Anlagen sowie die Entwicklung leistungsstärkerer Anlagenklassen.

Zuverlässigkeit und Lebensdauer der WEA-Komponenten

Durch die extremen Wetterbedingungen auf hoher See sind die Belastungen bei OffWEA und ihren Komponenten deutlich höher als im Onshore-Betrieb. Daher forschen zahlreiche Einrichtungen an der Verbesserung der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer. Dies gilt insbesondere für die Rotorblätter, den Antriebsstrang sowie für die Fundamente und Gründungsstrukturen. In diesen Bereichen nimmt das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) eine zentrale Rolle ein. Neben zwei Rotorblatt-Prüfständen hat das IWES seit 2011 eine spezielle Offshore-Testkammer im Betrieb, in der die klimatischen und mechanischen Verhältnisse für den Offshore-Betrieb simuliert werden können. Außerdem leitet das Institut das Kompetenzzentrum Rotorblatt. Auch die im Rahmen des Offshore-Testfelds alpha ventus initiierte Forschungsinitiative RAVE setzt den Forschungsschwerpunkt in der Anlagentechnik in den Bereichen Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Materialien. Dazu wird u.a. in den Projekten „RAVE - REpower Komponenten“, „RAVE - REpower Rotorblatt“ sowie "RAVE - Optimierung der AREVA Wind M5000" in Kooperation mit den WEA-Herstellern REpower und AREVA an der Optimierung der gesamten Anlage geforscht. Im Rahmen der Projekte wird zudem der Frage nach der Optimierung des aerodynamischen Wirkungsgrads der Anlagen nachgegangen.

Höhere Erträge durch größere Anlagenklassen

Neben den genannten Forschungsschwerpunkten arbeiten insbesondere die Hersteller intensiv am Upscaling der OffWEA, d.h. an der weiteren Steigerung der Anlagenleistung. Derzeit dominieren im Offshore-Bereich Windenergieanlagen der 5 MW Klasse. Höhere Leistungen bedeuten noch größere Herausforderungen, aber auch potentiell größere Erträge. Aus diesem Grund entwickeln bereits einige Hersteller Anlagen mit einer Kapazität von 6 MW und mehr. Insbesondere die Betriebsergebnisse der bereits installierten 5 MW Anlagen dienen dabei als Grundlage zur Weiterentwicklung. So sind z.B. beim Hersteller REpower die Erkenntnisse aus dem Betrieb seiner 5 MW Anlagen im Testfeld alpha ventus in die Weiterentwicklung seiner 6 MW-Anlage für den Offshore-Betrieb eingeflossen.