Intelligente Technik für mehr Ertrag

Am 30. April 2016 war der bundesweite Tag der Erneuerbaren Energien. Das Cluster Erneuerbare Energien Hamburg (EEHH-Cluster) hat daher einen Ausblick in die Zukunft der Windenergie gewagt und aktuelle Forschungsprojekte vorgestellt. So helfen zum Beispiel die Erfahrungen, die andere Industrien mit schwimmenden Plattformen auf dem Meer gemacht haben, bei der Entwicklung von Offshore-Windenergieanlagen mit schwimmendem Fundament. Die Rechnung ist einfach: Auf dem offenen Meer weht der Wind stärker als in Küstennähe, daher ist der Energiebetrag höher, je weiter entfernt Windenergieanlagen von der Küste stehen. Allerdings können ab rund 50 Meter Wassertiefe keine fest im Meeresboden verankerten Fundamente mehr gebaut werden. Deshalb werden derzeit viele verschiedene Ansätze und Techniken für schwimmende Konstruktionen entwickelt. Das Hauptproblem: Noch ist die Technik zu kostenintensiv, da überwiegend teurer Stahl für schwimmende Fundamente verwendet werden muss. Experten arbeiten daher aktuell an günstigeren Varianten mit Beton, um die Technik bei gleichbleibender Effizienz wirtschaftlicher zu machen.
Der Forschungsverbund Windenergie arbeitet auch daran, die Rotorblätter von Windenergieanlagen wandlungsfähiger zu gestalten, um diese ertragreicher und langlebiger zu machen. Dabei dienen Techniken aus der Luftfahrt als Vorbild. Rotorblätter sollen beispielsweise bei niedrigen Windgeschwindigkeiten an den Hinterkanten spezielle Klappen ausfahren können, um die Angriffsfläche für den Wind zu vergrößern und somit den Ertrag zu steigern. Wird der Wind zu stark, sollen diese wieder eingefahren werden. Die gleiche Technik nutzen auch Flugzeuge, um die Flügel bei Start und Landung entsprechend zu vergrößern oder zu verkleinern. Windenergieanlagen sind stets hohen Belastungen durch die Natur ausgesetzt und laufen jahrelang rundum die Uhr. Die Lebensdauer liegt deshalb aktuell nur bei rund 20 Jahren. Je größer die Rotorblätter sind, desto größer ist auch die Belastung für das Material. Ein Ziel der Forschung ist es daher auch, dass sich die Rotoren automatisch vom Wind wegdrehen, um die Belastungen durch starke Böen zu verringern.
Windenergieanlagen werden auf hoher See aufgestellt, um aus Wind Energie zu gewinnen. Bei der Montage der Anlagen ist der Wind allerdings auch ein erschwerender Faktor, da die zum Teil sehr großen Bauteile ins Wanken geraten und so beschädigt werden können. Daher werden Offshore-Windanlagen meist nur an windstillen Tagen und bei gutem Wetter aufgestellt. Für die Installation werden zudem spezielle Errichterschiffe mit großen Kränen eingesetzt, die die Anlagen montieren. Ein neuartiges Aufzugsystem namens „Wind Lift Tower“ der Leibniz-Universität Hannover könnte Abhilfe schaffen. Am Windturm wird ein spezieller Aufzug montiert, welcher die Bauteile sicher und wetterunabhängig nach oben befördert. Ganz zum Schluss positioniert ein Greifarm die Rotorblätter in die vorgesehene Position. Der Vorteil: Diese Technik kann auch an sehr windigen Tagen eingesetzt werden – das würde den Bau von Offshoreanlagen wetterunabhängiger machen und die Kosten immens senken. In der Nähe von Husum wird derzeit an einem 80 Meter hohen Turm ohne speziellen Kraneinsatz und mit deutlich weniger teurem Stahl gebaut. Die Technik setzt auf einzelne Betonelemente, die wie Legobausteine per Seilwinde übereinandergesetzt werden können. Eine solche Bauweise kann die Kosten enorm senken und die Umwelt schonen, da zum Beispiel in Waldgebieten in Zukunft keine großen Flächen und Zuwegungen mehr für Kranplätze gerodet werden müssten.
Holz an sich spielt als Konsktruktionsmaterial für Windenergieanlagen der Zukunft eine große Rolle: Mithilfe eines natürlichen und nachwachsenden Rohstoffs wird regenerative Energie erzeugt. Auch sind die Ausgaben für ein Windrad mit Holzturm um ein Fünftel geringer. Holz ist einfacher zu transportieren und erlaubt den Bau von höheren Türmen von rund 200 Metern. Stahlturm-Windräder müssen nach 20 Jahren zurückgebaut werden, bei Holztürmen gehen Fachleute von einer doppelt so langen Lebenszeit aus. Ein erster Prototyp wurde im Oktober 2012 in Hannover-Marienwerder errichtet und im Dezember 2012 in Betrieb genommen. Derzeit arbeitet die Firma an weiteren neuen Windpark-Projekten in ganz Deutschland mit.
Vom 27. bis zum 30. September findet in der Messe Hamburg die WindEnergy 2016 statt. Weitere Informationen zum Cluster: www.eehh.de, zur WindEnergy unter www.windenergyhamburg.com.