Zuverlässige, kostengünstige Offshore-Windkraftanlagen

Der Gang in tiefere Gewässer mit größeren Windkraftanlagen stellt den nächsten Schritt im Bereich der Offshore-Windenergieerzeugung dar. Die Kapazität der eingerichteten Windkraftanlagen lag Ende 2012 bei 5 Gigawatt. Diese Zahl könnte sich bis zum Jahr 2020 verachtfachen, was 4 % des europäischen Strombedarfs entspräche. Anspruchsvollere Umweltbedingungen machen jedoch neben den konventionellen Designs Alternativen erforderlich, um Zuverlässigkeit und Kosteneffektivität sicherzustellen.

Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts „Innovative wind conversion systems (10-20MW) for offshore applications“ (INNWIND.EU) untersuchen und demonstrieren die Projektpartner neue Designs für 10-20 MW und die entsprechenden Komponenten. Des Weiteren werden neue Methodologien zur Bewertung innovativer Subsystem- und Anlagensystemdesigns entwickelt.

Um den neuesten Stand der Technik einen Schritt weiter zu führen, stehen im Fokus von INNWIND.EU adaptive Leichtbaurotoren, die eine aktive und passive Strömungssteuerung sowie neue strukturelle Konzepte in sich vereinen. Im Fokus steht im Weiteren ein standardisierter, massengefertigter integrierter Turm und eine Unterstruktur, die die strukturdynamischen Eigenschaften der Anlage in verschiedenen Wassertiefen aufeinander abstimmen. INNWIND.EU ist ferner nicht auf direkt angetriebene Generatoren ausgerichtet, sondern baut auf neue, gewichtsarme Designs.

Bislang haben die Projektmitglieder als Referenz eine Windkraftanlage mit 10 MW definiert, die die Grundlage für die Bewertung sämtlicher Innovationen im Zusammenhang mit der Anlage und deren Komponenten bildet. Geeignete Leistungskennzahlen sollen die Entwicklung dahingehend steuern, als dass die Energiekosten gesenkt werden.

Das Team hat neue aerodynamische Rotorkonzepte für den Offshore-Betrieb bewertet. Dies umfasst Blätter mit einer hohen Drehzahlgeschwindigkeit sowie zwei- und dreiblättrige Rotoren mit geringer Festigkeit und Varianten mit geringem Induktionsdesign.

Es wurden geeignete Designs für supraleitende direkt angetriebene und magnetische Pseudo-Direktantriebsgeneratoren zur Integrierung in eine 10-MW-Windturbinenarchitektur vorgeschlagen. Diese Leichtbaugeneratoren mit Direktantrieb werden anhand von Prototypen validiert. Das Team bewertet derzeit außerdem eine stahlummantelte Stützstruktur mit vier Beinen sowie Schwimmstrukturdesigns

Es wird damit gerechnet, dass INNWIND.EU wichtige Erkenntnisse zur Entwicklung großer Offshore-Windkraftanlagen in tieferen Gewässern liefert. Die Projektergebnisse ebnen den Weg für wesentlich höhere Leistungen und eine bessere elektrische Durchdringung, als dies mit der bestehenden Technologie möglich ist.