Vor Kurzem wurde der größte Windpark der Ostsee eingeweiht. Er kann Ökostrom für 400 000 Haushalte erzeugen. Noch größere Offshore-Parks sind geplant. Verbesserungen im Turbinenbau und bei der Installation der Fundamente steigern die Effizienz.
Lubmin - Ein Morgen auf der Ostsee. Bei strahlend blauem Himmel nähert sich das rot bemalte Arbeitsschiff Vos Stone dem Turm einer Windkraftanlage. 175 Meter ragt sie aus dem Meer. Wie von Geisterhand gesteuert, schwingt die Gangway zur Plattform des Turms und dockt dort an. Kurz darauf wechselt etwa ein Dutzend Arbeiter vom Schiff auf das Windkraftwerk. „Das sind Anlagentechniker, Elektrotechniker und Elektroingenieure“, erklärt Holger Matthiesen, der das 2017 begonnene Gemeinschaftsprojekt von Eon und dem norwegischen Energieunternehmen Equinor leitet. Ein Fahrstuhl im Turm wird die Männer in das 100 Meter über dem Meer gelegene Turbinenhaus bringen.
Der Windpark Arkona erstreckt sich in der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone auf einer Fläche von rund 40 Quadratkilometern. Das Wasser ist dort zwischen 23 und 37 Metern tief. Bis zu 400 Menschen waren hier in der Bauphase beschäftigt. Rund 100 von ihnen lebten jeweils im Zwei-Wochen-Schichtbetrieb auf der „Seafox 7“, einem Wohnschiff, das nun auf Stelzen im Zentrum des Baufeldes steht. Was die Erbauer solcher Ökokraftwerke auf See leisten, kann man angesichts der Ungetüme aus Stahl und Beton, die hier hochgezogen werden, nur ahnen: Vom 5000 Tonnen schweren Umspannwerk, das in Frankreich gebaut und über 2500 Kilometer hierhergeschippert wurde, bis zu den Monopfählen, die den unteren Teil des Fundaments von Windkraftanlagen bilden und zwischen 700 und 1200 Tonnen wiegen.
Darauf werden dann 270 Tonnen schwere Verbindungsstücke montiert und darauf schließlich die Sechs-Megawatt-Turbinen. Jedes der drei Rotorblätter ist 75 Meter lang, das entspricht beinahe der Spannweite eines Airbus A380. Sie sind mit sogenannten Dino Tails ausgestattet, sägeblattartigen Spitzen am Rand, welche die Geräusche mindern und zugleich die Ausbeute erhöhen; deshalb kommt jede Turbine auf eine Leistung von mehr als 6,4 Megawatt (MW).
Unterarmlange Schrauben halten alles zusammen
Um so große Teile zusammenzuhalten, braucht es passende Schrauben. Ingenieur Matthiesen zeigt auf eine der unterarmlangen Stahlschrauben, die samt Mutter über zehn Kilogramm wiegen. Jede Schraube wird vor ihrem Einsatz geprüft und ihre spätere Position genau dokumentiert, damit bei einem Defekt die Fehlerquelle möglichst schnell gefunden werden kann. Die Betriebsdauer des Parks ist auf mindestens 25 Jahre angelegt. Das Zentrum der Windkraftanlagen im Meer bildet ein Umspannwerk, das sich Eon und Equinor mit dem Netzbetreiber 50 Hertz teilen. Der weiße Quader, der auf gelben Stelzen über dem Wasser thront, sammelt die Energie aller 60 Windturbinen und transformiert sie von 33 auf 220 Kilovolt. Auf dieser Spannungsebene lässt sich die Energie relativ verlustarm transportieren.
Ein mehr als 90 Kilometer langes Seekabel am Grund der Ostsee bringt den Strom in das Umspannwerk von Lubmin (nahe Greifswald). Von dort wird der Windstrom ins Übertragungsnetz gespeist. Da der Netzanschluss von Anfang an parallel geplant und gebaut wurde, lieferten die Turbinen bereits vor der offiziellen Inbetriebnahme Mitte April 2019 Ökostrom ins Netz. Auf dem Umspannwerk erhebt sich 70 Meter über dem Meer ein Hubschrauberlandeplatz. Aus Sicherheitsgründen finden im Baufeld regelmäßig Rettungsübungen statt. Dabei wird zum Beispiel ein Mensch per Seil von einer Plattform an Bord des Helikopters geholt. Im Notfall muss ein verletzter Mitarbeiter schnell an Land gebracht werden.
Die Bauarbeiten des 1,2 Milliarden teuren Projekts wurden komplett von Land aus gesteuert. In Hamburg arbeiten rund 100 Fachleute aus einem Dutzend verschiedener Länder zusammen, und dort befindet sich auch das Marine Coordination Center (MCC), das rund um die Uhr mit den bis zu 20 Schiffen kommuniziert, die an einem Tag parallel im Arkona-Becken arbeiten. In dem kleinen MCC-Raum sitzen zwei Männer vor großen Monitoren, die Echtzeitbilder des Baufeldes, eine elektronische Seekarte sowie Wind- und Wetterdaten zeigen.
Das Kontrollzentrum existiert doppelt
Im Hintergrund knarren Funkgeräte, die die Kommunikation zwischen Arbeitsschiffen, Umspannwerk, Windanlagen, Wohnschiff übertragen. Für alle anderen Schiffe gilt eine Sicherheitszone von 500 Metern um das Baufeld, die nicht betreten werden darf. Im Betriebsgebäude im Hafen Mukran bei Sassnitz wird eine Kopie des MCC aufgebaut – eine spiegelgleiche Zentrale, die nach Abschluss der Bauarbeiten den Betrieb des Windparks übernimmt.
In den Windkraftanlagen stecken jede Menge Innovationen, um sie leistungsfähiger zu machen und zugleich die Kosten im Rahmen zu halten. Die Rotorblätter der Turbinen, die in Arkona eingesetzt sind, bestehen aus Epoxidharz, das mit Glasfasern verstärkt ist, und aus Balsaholz. Solche Verbundmaterialien kombinieren hohe Festigkeit mit geringem Gewicht. Das wiederum reduziert die Fliehkräfte, so dass die Rotoren größer gebaut werden können, ohne ihre Aufhängung zu überlasten. Zudem benötigt die Sechs-MW-Turbine 40 Prozent weniger Fundamente als ihr Vorläufer, was ebenfalls Kosten spart. Dass die Turbine getriebelos läuft, ermöglicht ebenfalls eine leichtere Bauweise. Mit 350 Tonnen für Maschinenhaus und Rotor ist sie nach Angaben des Herstellers die leichteste Anlage ihrer Megawattklasse.
Die Turbinen werden immer größer
Größere und leistungsstärkere Turbinen befinden sich bereits in Produktion. Die in den 2020er Jahren geplanten Offshore-Windparks bekommen Turbinen mit sieben oder acht Megawatt. Die Leistung einiger dieser Parks im deutschen Teil von Nord- und Ostsee soll sich der Ein-Gigawatt-Grenze (1000 MW) nähern. Die Briten planen vor ihrer Ostküste sogar Parks mit 1,8 und 4 Gigawatt. Dabei sind 8-MW-Turbinen längst nicht das Ende der Fahnenstange. Ende September 2018 präsentierte der dänische Hersteller Vestas die erste 10-MW-Turbine. Konkurrent General Electric zog mit 12 MW nach.
Hersteller und Wissenschaftler arbeiten bereits an Konzepten für noch größere Anlagen. Dabei bedeutet der bislang übliche Dreiblattrotor nicht das Ende der Entwicklung. So fördert das Bundesforschungsministerium an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften in Hamburg ein Projekt namens X-Rotor. Dabei geht es zum einen um Multirotoren – also Anlagen mit mehreren Rotoren. Zum anderen werden Rotoren mit nur zwei Blättern untersucht. Ziel sei „ein ganzheitlicher Vergleich zwischen 20 MW-Zwei- und Dreiblattanlagen für den Offshore-Bereich“, erläutert die Hamburger Professorin Vera Schorbach, die das Teilprojekt leitet. „Da besteht nach wie vor eine Forschungslücke, und die hoffen wir mithilfe unserer Untersuchungen endgültig zu schließen.“
Lesen Sie hier: Auch der baden-württembergische EnBW-Konzern investiert kräftig in Offshore-Windkraft.