Windenergie
Repowering für Offshore-Windenergieanlagen

Windenergieanlagen auf See sind üblicherweise für eine Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren ausgelegt. Vor einem Weiterbetrieb wird geprüft, ob dies technisch und wirtschaftlich sinnvoll ist. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen nun das Offshore-Repowering ausbauen.

Offshore-Windenergieanlagen müssen nach rund 20 Jahren entweder zurückgebaut werden oder es muss ein sicherer Weiterbetrieb ermöglicht werden. Windenergieanlagen können nur dann länger betrieben werden, wenn die am intensivsten genutzten Bauteile überprüft und im Falle von Defekten oder Schwächen ausgetauscht werden. Das ist insbesondere für Komponenten, die sich unter Wasser befinden, schwierig bis unmöglich. Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES hat nun eine dritte Alternative für Offshore-Windparks beleuchtet: Ein Repowering, das die bestehenden Fundamente nutzt. Beim Repowering ersetzen die Betreiber alte Anlagen durch neue, leistungsstärkere. Da die Standorte bereits bekannt sind, entfallen zahlreiche aufwändige Erkundungsarbeiten. Zudem ist der Netzanschluss schon vorhanden. Bei der Windenergie an Land hat das Repowering bereits heute einen wichtigen Anteil an der Ausbaustrategie. Für Windparks auf See gibt es hierzu bis jetzt noch keine umfassende Lösung, die sämtliche Komponenten – auch die unter Wasser befindlichen – einschließt.

Vorhandene Fundamente für neue Anlagen verstärken und weiternutzen

Im Forschungsprojekt InGrow hat das Projektteam nun ein Konzept entwickelt, das vorhandene Fundamente ertüchtigt und wiederverwendet. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzen hierfür die bestehende Monopile-Gründung – ein tief in den Meeresboden gerammter Pfahl, der die Windenergieanlage trägt. Monopiles sind heute mit rund 80 Prozent Marktanteil die am häufigsten verwendeten Tragstrukturen für Offshore-Windenergieanlagen. Wenn sie für das Repowering weiter genutzt werden können, spart dies erhebliche Kosten.

Jedoch sind neue Anlagen meist schwerer als die älteren Anlagen. Die Gründung muss deshalb höhere Belastungen aushalten, für die sie nicht ausgelegt ist. Für ihr innovatives Gründungssystem ertüchtigen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler daher den bestehenden Monopile mit einem Multi-Bucket-Fundament. Ein Bucket-Fundament ist ein nach oben verschlossenes Stahlrohr, das mittels Unterdruck in den Boden eingebracht wird. Für die Multi-Bucket-Gründung sind mehrere solcher Fundamente durch Gitter (Jackets) miteinander verbunden. Das hat einige Vorteile: Die Installation ist schneller und damit kostengünstiger. Die Schallemissionen und damit die Auswirkungen auf Meerestiere sind geringer. Außerdem können die Strukturen vollständig zurückgebaut werden.

Innovatives Gründungssystem als internationales Patent angemeldet

Das Projektteam hat nun Monopiles und Multi-Buckets miteinander kombiniert. So konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine Gründungsstruktur entwerfen, die es zum einen erlaubt, die Lebensdauer der Monopiles zu verlängern und zum anderen so robust ist, dass neue, leistungsstärkere Windenergieanlagen auf eine bestehende Gründung aufgesetzt werden können. Dieses innovative Gründungssystem hat das Fraunhofer IWES als internationales Patent angemeldet. (se)