Schwimmende Windenergieanlagen
Wissenschaftler der TU Bergakademie Freiberg haben eine Technik entwickelt, die es ermöglicht, Windkraftanlagen auf hoher See zu betreiben.
Bislang werden Windräder vor allem auf dem Festland oder im Küstenbereich errichtet. In sogenannten Offshore-Windparks im freien Meer erzeugen die Anlagen wegen des stärkeren Windes jedoch mehr Strom als auf dem Festland.
Die Freiberger Forscher haben nun eine Methode entwickelt, wie die Windräder die extremen Bedingungen dort unbeschadet überstehen können.Die Windkraftanlagen der Zukunft stehen nicht mehr auf Land, sondern schwimmen im Wasser. 75 Prozent des weltweiten Potentials von Windrädern liegt bei Wassertiefen von über 30 Metern.
„Allgemein kann man sagen, je tiefer das Wasser, desto stärker weht der Wind darüber“, erklärt Frank Dahlhaus, Professor für Baukonstruktion und Massivbau an der TU Bergakademie Freiberg.
„Windkraftanlagen, die im Meeresboden befestigt werden, sind ab 50 Metern Wassertiefe aber nicht mehr möglich. Deswegen suchen wir nach Lösungen für Standorte in tiefen Gewässern. Die größte Herausforderung sind hier die starken Bewegungen, die durch Wind und Wellen erzeugt werden. Unsere Konstruktion beseitigt dieses Problem.“
Gemeinsam mit dem Dresdner Consulting- und Engineeringunternehmen GICON hat Dahlhaus eine schwimmende Plattform nach dem sogenannten TLP-Prinzip (Tension-leg Platform) konstruiert. „Vertikale und diagonale Verspannungen halten bei dieser Methode die Schwimmkörper, also die Plattform, auf der das Windrad steht, in Position“, beschreibt der Freiberger Professor das Konzept.
„Von den Auftriebskörpern, die die Plattform über Wasser halten, reichen straffe Seile vertikal bis auf den Meeresgrund, an dem sie über Verankerungen festgespannt werden. Von dort führen weitere Seile diagonal zurück zum Schwimmkörper. Die Plattform wird dadurch leicht unter Wasser gezogen und stabilisiert.“
Das neu entwickelte TLP-Prinzip verwandelt die schwimmenden Offshore-Fundamente somit in ein starres System. „Die Anlagen reagieren also wie Windräder auf dem Land – sie bleiben stabil und werden nicht vom Wind und den Wellen hin und her geweht“, erläutert Dahlhaus.
„Dadurch können wir die Windkraftanlagen auch in sehr tiefen Gewässern bis zu 800 Metern einsetzen. Gerade bei steil abfallenden Küsten, wie vor den USA, ist unsere neue Technik sinnvoll.“
Schwimmende Windräder, die nach dem TLP-Prinzip konstruiert werden, lassen sich außerdem komplett im Hafen herstellen, was eine witterungsunabhängige Produktion erlaubt.
Die ersten Testversuche in der Hamburgischen Schiffbau-Versuchsanstalt überstand die TLP-Konstruktion gut. Bei einem Wellengang von bis zu sechs Metern nahm das System keinen Schaden.
„Selbst eine ungeplante 20-Meter-Welle konnte das Tragwerk gut verkraften“, berichtet Dahlhaus. Gemeinsam mit GICON, der Universität Rostock und dem Wirtschaftministerium Mecklenburg-Vorpommern testet der Freiberger Professor nun ab 2013 eine Pilotanlage der TLP-Konstruktion in der Ostsee.
Quelle
TU Bergakademie Freiberg 2012
