Die laut IEA (Internationale Energieagentur) zuletzt veröffentlichte Ausgangsgröße für alle Berechnungen unseres zukünftigen weltweiten Energiebedarfs ist mit 16 Milliarden Megawatt pro Jahr beziffert. Im Offshore- und Nearshore-Bereich werden bis Ende 2020 ca. 10.000 Windkraftanlagen in Betrieb genommen sein, zusammengefasst in Windparks mit bis zu mehreren Hundert einzelnen Windkrafträdern. Die durchschnittliche Nennleistung bestehender und geplanter Offshore-Windräder liegt bei 6 Megawatt, wobei diese Nennleistung zukünftig deutlich übertroffen werden kann. Was in Zukunft möglich ist, zeigen wir Ihnen hier. 

Was kann Windenergie zum weltweiten Energiebedarf beitragen?

Bei einer effektiven Auslastung von 2.000 Voll-Laststunden pro Jahr repräsentieren die weltweit aufgestellten Offshore-Anlagen eine Produktion von ca. 120 Millionen Megawatt Strom, ausreichend für ca. 35 Millionen Haushalte mit einem durchschnittlichen Jahresverbrauch von 3,5 Megawatt Strom. Inklusive aller Onshore-Anlagen stehen derzeit weltweit Windkraftanlagen mit einer Gesamtnennleistung von 370.000 Megawatt Windkraft zur Verfügung. (Quelle: www.windkraft-journal.de). Damit können bereits 740 Millionen Megawatt Strom, also rund 4,6 % des gesamten Weltenergiebedarfs abgedeckt werden. Elektrizität nimmt einen Anteil von rund 17 % des gesamten Energieverbrauchs ein. Umgerechnet lassen sich im Jahre 2020 also bereits 27 % des weltweiten Strombedarfs mit dem dann vorhandenen Bestand an Windparks produzieren. Ausgehend von einer 5 Megawatt-Nennleistung pro Windrad und 2.000 Volllaststunden pro Jahr würden 1,6 Millionen Windräder ausreichen, die Weltenergie für Heizwärme, industrielle Produktion und den elektrischen Betrieb aller Haushalte, aller öffentlichen Einrichtungen und aller mobilen Verkehrsmittel sicherzustellen. Natürlich handelt es sich bei solchen Berechnungen nur um Schätzungen, bei der zahlreiche Faktoren unberücksichtigt bleiben müssen. Zudem wird die zukünftige Energieversorgung auch zu einem guten Teil über Fotovoltaikanlagen oder Gezeitenkraftwerke, die Versorgung mit regenerativen Energien also nicht ausschließlich per Windkraft erfolgen. Trotzdem zeigen solche Modellrechnungen, in welchen Dimensionen die weltweite Energieversorgung aus sauberen Quellen geplant und vorangetrieben werden muss, um den Anteil fossiler Brennstoffe endgültig vom Weltenergiemarkt zu verdrängen. Das Aufstellen von Windkraftanlagen kann nur in einem begrenzten Maße automatisiert werden. Dennoch sind bereits erstaunliche Fortschritte erzielt worden, was die Serienproduktion und die „automatisierte“ Installation von Offshore-Anlagen betrifft. 

Automatisierte Serienfertigung von Windturbinen für die Offshore-Installation

Am Standort Cuxhaven investiert das Unternehmen Siemens in eine Fabrik, in der auf einer etwa 20 Fußballfelder großen Fläche Kernkomponenten für 7-Megawatt-Turbinen in Serie produziert werden. Von dort aus sollen die europäischen Betreiber von Windparks mit großen Stückzahlen beliefert werden, um ihrerseits den Ausbau von Windpark-Projekten beschleunigen zu können. Dasselbe Unternehmen ist auch verantwortlich für die Automatisierung von Montageschiffen für Windkraftanlagen. Die derzeit größten Schiffe können bis zu zehn Windkrafträder gleichzeitig laden. Sie sind mit modernsten Satelliten-Steuerungssystemen für zentimetergenaue Bauarbeiten auf See ausgestattet, die eine ebenso wirtschaftliche wie sichere Projektierung von weiteren Windkraftanlagen erlauben. 

Bohrung im Offshore-Bereich nicht nötig

Mittlerweile hat sich insbesondere bei Meerestiefen von bis zu 30 Metern der Einsatz von Windkraftanlagen mit Schwergewichtsgründung, also mithilfe eines extrem schweren Ballasts im Meeresboden ohne weitere Verankerungen, bewährt. Tatsächlich werden die Turbinen nicht mehr durch einfache, dreifache oder vierfache Pfahlbohrungen im Meeresgrund verankert, sondern erhalten ihre Stabilität einzig durch einen besonders schweren Betonsockel, der sich auf wenige Meter unterhalb des Meeresbodens versenkt. Dieses Verfahren erlaubt ein hohes Maß an serieller Installation bei größerer Wassertiefe. In flacheren Gewässern sind der Höhe einer Anlage und damit auch der Energieausbeute Grenzen gesetzt, weil bei der Pfahlbohrung die Hälfte der gesamten Konstruktionslänge im Meeresboden versenkt sein muss, um einer Verformung durch die einwirkenden Naturgewalten entgegenzuwirken.
Genaugenommen unterstützen solche Verfahren mit Schwergewichtsgründung die Vorstellung, dass sich die Errichtung weiterer Windparks wie am Fließband bewerkstelligen lässt. Es handelt sich dann in Zukunft nicht mehr um Offshore-Bauprojekte, wenn weit vor der Küste ein neues Windkraftwerk errichtet wird, sondern lediglich um die „Einpflanzung“ eines Fundaments mit anschließender Verschraubung des Turms. Das spart Zeit und beschleunigt den Ausbauprozess der Windparks. 

Windkraftanlagen können nun in Serie gehen

Der Offshore-Bereich bietet als Energiequelle eine Win-win-Situation für alle Beteiligten. Denn hier lassen sich die Ozeane tatsächlich unter den Bedingungen der seriellen Fertigung mit Kraftwerken bestücken. So ist gewährleistet, dass die Windenergie einen immer größeren Anteil zum weltweiten Bedarf an sauber produziertem Strom beisteuert. Dank der fortschreitenden Automatisierung von Windpark-Projekten sinken die Investitionskosten zunehmend. Da Anlagen in größeren Meerestiefen auch größer dimensioniert werden können, erhöht sich dadurch die Effizienz. Davon profitieren letztlich auch die Abnehmer des erzeugten Stroms. Ob am Ende tatsächlich über eine Million Türme benötigt werden, ist also noch nicht sicher. Im Offshore-Bereich sind Windkrafträder deutlich produktiver als in Küstennähe oder auf dem Land. Man könnte die große Energiewende also vielleicht auch früher schaffen als geplant.