Offshore-Windparks in der Nordsee

Inhaltsverzeichnis

1 Kurze Historie der Windenergie sowie allgemeine Definition des Begriffs „Offshore-Windpark“ und zusammenfassender Überblick über die aktuelle Situation

2 Hypothetische Kapazitäten von Offshore-Windparks anhand des Beispiels „Alpha Ventus“
2.1 Offshore-Windpark „Alpha Ventus“
2.2 Voraussetzungen und Standortfaktoren von Offshore-Windparks
2.3 Bau- und Konstruktionsphase
2.4 Funktionsprinzip und Aufbau einer WindkraftanlageS
2.5 Vor- und Nachteile von Windkraftanlagen in Bezug auf andere Formen der EnergieerzeugungS
2.6 Gründe für den vermehrten Bau von Windparks im Offshore-Bereich
2.7 Vorstellen von neuen Erfindungen und Alternativen im Bereich der Offshore-Windkraftanlagen

3 Theorethische Beantwortung der Frage nach dem maximal möglichen Anteil der Energie aus Offshore-Windparks in der Nordsee an der Stromversorgung DeutschlandsS

4 Bibliographie
4.1 Literaturverzeichnis
4.2 Internetquellen

5 Abbildungsverzeichnis

1. Kurze Historie der Windenergie sowie allgemeine Definition des Begriffs „Offshore-Windpark“ und zusammenfassender Überblick über die aktuelle Situation

„Die Windanlagen im Meer werden in Zukunft eine große Rolle spielen, da der Wind dort viel kräftiger und gleichmäßiger weht als an Land.“^[1], so Stephan Koler, Vorsitzender der Geschäftsführung der dena (Deutsche Energie-Agentur GmbH), auf die Frage welche Möglichkeiten der Stromproduktion es auf dem Meer gebe. Mit dieser Einstellung ist er nicht allein, auch Bundeswirtschaftsminister Dr. Philipp Rösler möchte mehr auf erneuerbare Energien, vor allem aber auf den Wind, setzen.^[2] Offshore-Windparks in der Nordsee sollen laut politischer Vorgaben einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten.

Neu ist die Nutzung des Windes mithilfe einer Windkraftanlage allerdings nicht. Bereits vor ungefähr 6000 Jahren wurden im arabischen Raum Windräder zum Wasserschöpfen eingesetzt. Im Mittelalter trieb der Wind Windmühlen an, die der Müllerei, dem Sägewerk und dem Transport von Wasser dienten. Obwohl die Nutzung des Windes zur Stromerzeugung schon vor knapp 120 Jahren in Dänemark begann, war die kommerzielle Nutzung lange Zeit fast „ausgestorben“.^[3] Erst in den 1970er und 80er Jahren gewann die Windenergie, bedingt durch mehrere Krisen (Öl- und Kernenergiekrise) wieder an Attraktivität.^[4] Seitdem hat sich in der Windenergiebranche einiges verändert; die Windkraftanlagen werden immer weiter optimiert und spezielle Windräder, mit unterschiedlichem Einsatzgebiet sind in Betrieb. Besonders seit das Umweltbewusstsein der Bevölkerung stark angestiegen ist, wird von Energiekonzernen vermehrt in die Nutzung der Windenergie investiert. Die Windenergiebranche hat dadurch einen enormen wirtschaftlichen Aufschwung erfahren und wächst auch weiterhin zu einem breitgefächertem Industriezweig heran. Vor allem der Bau von Offshore-Anlagen, „das heißt die Seeaufstellung von Windkraftanlagen im Küstenvorfeld der Meere“^[5], gewann in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung, da diese Art der Energiegewinnung ein großes Zukunfts-potential bietet. Vorreiter auf diesem Gebiet sind die Energiekonzerne EWE, E.ON und Vattenfall, die den Windpark „Alpha Ventus“ betreiben. Anhand dieses erfolgreichen Pilotprojektes in der Nordsee soll die Frage, wie viele Haushalte man mit ausschließlich aus den geplanten Offshore-Windparks in der Nordsee gewonnener Energie versorgen könnte und welche Voraussetzungen erfüllt sein müssen, um einen höchstmöglichen Energiegewinnn zu erzielen, hypothetisch beantwortet werden. Die Arbeit bezieht sich bewusst nur auf Offshore-Windparks, da es in diesem Rahmen nicht möglich ist auf alle Aspekte und Formen der Nutzung von Windenergie zur Stromerzeugung einzugehen. Am Beispiel der Anlage „Alpha Ventus“ sind einige Sachverhalte einfacher zu erklären und besser zu veranschaulichen, daher beschränkt sich der folgende Text nur auf den Bereich der Windparks in der Nordsee.

2. Hypothetische Kapazitäten von Offshore-Windparks anhand des Beispiels „Alpha Ventus“

2.1 Offshore-Windpark „Alpha Ventus“

Der Windpark „Alpha Ventus“ ist ein Referenzprojekt, das von DOTI („Deutsche Offshore-Testfeld und Infrastruktur GmbH & Co. KG“, ein Betreiberkonsortium aus EWE, E.ON und Vattenfall) betrieben wird, die Investitionssumme lag bei 250 Millionen Euro. Deutschlandweit war dieser Windpark das erste solcher Projekte, weitere sind in Planung. Er besteht aus sechs Anlagen der Firma AREVA Multibrid und sechs der Firma REpower, sowie einer zentralen Um-spannstation, in der der erzeugte Strom gesammelt und von 60 km lan-gen Seekabeln ans 45 km entfernte Festland geleitet und dort in das Umspannwerk Hagermarsch einge-speist wird. Die Lage des Windparks und des Seekabels, sowie die Anordnung der einzelnen Windräder lässt sich in der rechten Abbildung erkennen. Die Wassertiefe der einzel-nen Windräder liegt bei durchschnittlich 30 m, die Nabenhöhe bei jeweils 90 m bzw. 92 m, der Rotor-durchmesser bei 116 m bzw. 126 m. Verankert sind sie auf Tripod- und Jacket-Fundamenten. Jede Windkraftanlage hat eine Nennleistung von 5 MW, was zu einer Gesamtleistung von 60 MW führt. Geht man davon aus, dass ein Haushalt 1,2 KW im Mittel verbraucht, so entspricht die Stromproduktion von „Alpha Ventus“ in einem Jahr dem Stromverbrauch von 50.000 Haushalten.^[6]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.1: Lage und Anordnung des Windparks

Quelle: Lencer (2009):Windpark alpha ventus Lagekarte, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Windpark_alpha_ventus_Lagekarte.png?uselang=de (Stand: 04.11.2012)

Die ersten Bauschritte wurden im August 2007 unternommen, als die Bauarbeiten an den Kabeltrassen begannen, 2008 wurde die Umspannplattform errichtet und die Seekabel wurden verlegt. 2009 wurden die Windräder aufgestellt, die Umspann-station in Betrieb genommen und die Verkabelung innerhalb des Parks fertiggestellt. Im November des selben Jahres wurde der Einstell- und Probebetrieb aufgenom-men. Die offizielle Inbetriebnahme war am 27. April 2010.^[7]

2.2 Voraussetzungen und Standortfaktoren von Offshore-Windparks

Bedingungen für den Bau eines Windparks oder einer einzelnen Anlage gibt es viele, die Wichtigste aber ist der Wind selbst. Denn wenn der Wind nicht mit ausreichender Geschwindigkeit am angestrebten Standort weht, dann ist es aussichtslos, dort eine wirtschaftliche Anlage zu installieren. Natürlich müssen aber auch noch weitere Dinge bei der Auswahl des Standortes beachtet werden. Dazu gehören insbesondere die naturräumlichen Gegebenheiten, wie eine geringe Wassertiefe und ein geeignetes Klima. Bei „Alpha Ventus“ liegt die durchschnittliche Wassertiefe bei 30 m und die entsprechenden Bereiche der Nordsee sind an keiner Stelle tiefer als 47 m.^[8] „Alpha Ventus“ ist der gemäßigten Klimazone zuzuordenen, mit mäßig kalten Wintern und warmen Sommern, ebenso wie alle anderen Gebiete, in denen Windparks in der Nordsee geplant sind.^[9] Auch wenn Offshore-Windanlagen für extreme Wetterbedingungen und Umwelteinflüsse ausgelegt sind, dürfen diese nicht zu stark sein, da ansonsten der Wartungsbedarf nicht mehr durch die höhere Energieausbeute kompensiert werden kann. Zu den naturräumlichen Bedingungen zählt auch die Beschaffenheit des Meeresgrundes, in der Nordsee besteht der überwiegende Teil des Grundes aus Feinsand. Feinsand ist von Vorteil, da sich hierin die Fundamente besser als in Grobsand verankern lassen. Allerdings treten vereinzelt auch Gebiete mit gröberem Sand und Steinansammlungen auf. Neben diesen Faktoren spielen auch die genehmigungsrechtlichen Verfahren, das Vorhandensein genügender Gelder, sowie ökologische und wirtschaftliche Interessen eine wichtige Rolle. Sollten die rechtlichen Rahmenbedingungen nicht erfüllt sein, ist es ebenfalls nicht möglich einen Windpark zu installieren, diese Gesetze, zu denen unter anderem die Sicherung der Verkehrssicherheit des Schiffs- und Luftverkehrs gehören, sollen hier aber nicht genauer erörtert werden. Die ökologischen Interessen werden in dem Fall Nordsee, insbesondere des Windparks „Alpha Ventus“, meistens von Naturschützern vertreten. Das Augenmerk liegt dabei vor allem auf dem Naturschutzgebiet Wattenmeer, aber auch die Auswirkungen auf Vögel, Meeressäuger und Fische werden dabei berücksichtigt. Im wirtschaftlichen Fokus stehen vor allem die Fischerei und die Ausbeutung von eventuell vorhandenen Bodenschätze, die beide von den Windparks behindert werden können. Bei der Fischerei ist das vor allem in der Schleppnetzfischerei der Fall, die jedoch allgemein stark kritisiert wird. Es ist möglich, dass eventuell noch unentdeckte Bodenschätze unterirdisch lagern und durch den Bau von Windparks, über entsprechendem Gebiet, würde es sehr schwer diese Vorkommen zu erschließen.^[10] Dieses Risiko wird aber immer bestehen bleiben. Oft geraten aber die Vertreter der ökologischen und wirtschaftlichen Interessen in Konflikt, was die Flächennutzung anbelangt. Denn, wie im weiteren Text noch näher erläutert werden wird, es ist manchmal nicht möglich die Stromanbindung an das Festland zu sichern, ohne dabei die Kabeltrassen durch das Wattenmeer zu verlegen. Natürlich sollen die Windparks auch die lokale Flora und Fauna nicht gefährden oder das empfindliche Ökosystem aus dem Gleichgewicht bringen. Allerdings entstehen auch hier gelegentlich Interessenskonflikte, die im Zweifelsfall aber verhandelbar sind. Zusätzlich zu bereits genannten Bedingungen kommt noch dazu, ob überhaupt genügende Gelder vorhanden sind, die investieren werden können. Außerdem spielt die Infrastruktur an Land, sowie die Verfügbarkeit von Transportmöglichkeiten auf dem Wasser ebenfalls eine entscheidende Rolle. Dazu zählt, dass die Häfen, in denen die einzelnen Bauteile von Lastwägen auf die Hubschiffe (Schiffe von denen man aus Installationsarbeiten auf See unternehmen kann) verladen werden, zum Einen eine gute Verkehrsanbindung haben und zum Anderen genug Platz für die eventuelle Lagerung dieser Bauteile bieten.^[11] Es gibt also viele Kriterien nach denen die Standorte für Offshore-Windparks ausgewählt werden, aber auch wenn es schwierig scheint einen geeigneten Platz zu finden, so sind doch vor allem in der Nordsee sehr viele vorhanden.

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^[1] Deutsche Energie-Agentur (Hrsg., 2005): Offshore-Windenergie: Energie vom stürmischen Meer, http://www.offshore-wind.de/fileadmin/offshore/documents/dena_Faltblat_Informationen_zur_Offshore-Windenergie.pdf

^[2] Havlat, Oliver (2012): Rösler will Windparks mit Gesetz vorantreiben, http://nachrichten.rp-online.de/wirtschaft/roesler-will-windparks-mit-gesetz-vorantreiben-1.2941295 (Stand: 04.11.2012)

^[3] IG Windkraft - Austrian Wind Energy Association (Hrsg., 2004): Geschichte der Windkraft, http://www.igwindkraft.at/index.php?mdoc_id=1000091 (Stand: 04.11.2012)

^[4] Groß, Georg/Winschenk, Martin: Windkraft, Leonberg 2001, S.2

^[5] Hau, Erich: Windkraftanlagen – Grundlagen, Technik, Einsatz, Wirtschaftlichkeit, 4. Auflage, Berlin Heidelberg 2008, S.679

^[6] Dreissigacker, Oliver (2004): Windmühlen im Meer, http://www.pro-physik.de/details/news/1118383/Windmuehlen_im_Meer.html (Stand: 04.11.2012)

^[7] Burkhardt, Claus (2012): FACT-SHEET alpha ventus, http://www.alpha-ventus.de/fileadmin/user_upload/Pressekit/av_Factsheet_de_Juli2012.pdf (Stand: 04.11.2012)

^[8] Leier, Manfred: Weltatlas der Ozeane, 3. Auflage, München 2007, S. 244

^[9] Knippert, Ulrich: Haack Weltatlas, Stuttgart 2008, S. 68

^[10] Hau 2008, S. 708

^[11] Hau 2008, S.706 ff