Wie Verbesserungen der Gründungsstruktur von Offshore-Windkraftanlagen die Auswirkungen des Klimawandels abmildern

Schmelzendes Eis, steigende Meeresspiegel, Überschwemmungen, Dürren und Wetterextreme sind einige Effekte der Erderwärmung, von denen Flüsse, Mündungen und Küsten betroffen sind. Zwar werden erneuerbare Energiequellen wie Windkraft immer häufiger genutzt, um dem Klimawandel zu begegnen, doch Erzeugungsleistung, Verfügbarkeit und Unstetigkeit solcher alternativen Technologien werden ebenso vom Klimawandel beeinflusst. Deswegen wurden in den letzten Jahren nicht nur die Bemühungen um die Risikominderung verstärkt, sondern auch die Anpassungsfähigkeit erhöht.

So wie im EU-finanzierten Projekt HYDRALAB-PLUS, bei dem mit experimenteller Hydraulikforschung die Anpassung an den Klimawandel untersucht werden sollte. Vor Kurzem haben Forscher im Rahmen dieses Projekts eine neue Studie namens PROTEUS („PRotection of Offshore wind Turbine monopilEs against Scouring“) gestartet. Das Team plant groß angelegte Experimente, die die Gestaltung des Kolkschutzes an Monopiles von Offshore-Windkraftanlagen verbessern sollen.

Bei einem Kolk wird Sediment bewegt, sodass der Meeresboden um eine fixierte Struktur erodieren kann. Dies ist ein großes Problem bei der Planung von Gründungen (Fundamenten) für Offshore-Windkraftanlagen, wie zum Beispiel Monopiles. Der Monopile verlängert praktisch den Aufbau der Windkraftanlage bis unter das Wasser und in den Meeresboden. Solche Gründungen für Offshore-Windkraftanlagen müssen unter hydrodynamischen Bedingungen optimiert werden, die immer gefährlicher werden und manchmal sogar unvorhersehbar sind, da Wellen und Gezeitenströme oder andere Strömungen sie angreifen.

PROTEUS wird in einer marinen Prüfanlage im Vereinigten Königreich durchgeführt. Wie in einem Artikel auf World Energy News erklärt wird, beträgt bei einem Monopile der Anteil der Kosten für die Gründung etwa 20 % der Gesamtkosten. Ein signifikant hoher Teil davon ist auf den Kolkschutz zurückzuführen. Darum ist es so wichtig, den Kolkschutz bei Monopiles zu verbessern und damit die Kosten zu senken.

Weitere Experimente und gemeinsame Forschung

Das Projekt HYDRALAB-PLUS („HYDRALAB+ Adapting to climate change“) vereint Institute und Forscher der experimentellen Hydraulik und Hydrodynamik. Parallel zu PROTEUS werden noch einige weitere Experimente unter HYDRALAB-PLUS durchgeführt, die sich mit der Untersuchung von Strömungen, Wellen und Eis befassen. Genauer gesagt geht es um die Wechselwirkungen zwischen Vegetation und Sedimenttransport/Erosion sowie die zunehmende Überströmung von Küstenstrukturen durch Wellen. Laut Projektwebsite berücksichtigen die Experimente auch neue Gefahren wie Tsunami-Effekte nach dem Abbruch von Eiswänden.

Unter HYDRALAB-PLUS laufen drei Forschungsprogramme parallel, um die physikalische Modellbildung zu verbessern und Problemen im Zusammenhang mit der Anpassung an den Klimawandel effektiver begegnen zu können. Eines dieser drei Programme nennt sich RECIPE und bildet den Klimawandel in physikalischen Experimenten ab. Physikalische Modellbildung ist ein innovativer Ansatz, mit dem die Auswirkungen des Klimawandels auf die Systeme von Küsten, Mündungen und Flüssen klarer werden und die Wirksamkeit potenzieller Anpassungsstrategien getestet werden kann. All das ist essenziell, um das Umweltmanagement langfristig zu verbessern. Ein weiteres Programm – COMPLEX – beschäftigt sich mit der interdisziplinären Beobachtung von Morphodynamik und Schutzstrukturen, die mit Ökologie und Extremphänomenen zusammenhängen. FREE Data ist schließlich das dritte Programm unter der Schirmherrschaft von HYDRALAB-PLUS und erleichtert die Wiederverwendung und den Austausch experimenteller Daten.

Weitere Informationen:
Projektwebsite von HYDRALAB-PLUS