Wie funktionieren schwimmende Windkraftanlagen?Fünf Unternehmen haben gerade die ersten US-Mietverträge für den Bau vor der kalifornischen Küste gewonnen

Nordkalifornien hat mit einige der stärksten Offshore-Winde in den USA enormes Potenzial zur Erzeugung sauberer Energie.Aber es gibt auch ein Problem.Sein Festlandsockel fällt schnell ab, was den Bau traditioneller Windkraftanlagen direkt auf dem Meeresboden kostspielig, wenn nicht unmöglich macht.

Sobald das Wasser mehr als 200 Fuß tief ist – ungefähr die Höhe eines 18-stöckigen Gebäudes – kommen diese „Monopile“-Strukturen so gut wie nicht mehr in Frage.

Es ist eine Lösung entstanden, die an mehreren Standorten auf der ganzen Welt getestet wird:Windkraftanlagen, die schwimmen.

In Kalifornien, wo Die Dürre hat Druck ausgeübt Auf die Wasserkraftversorgung ist der Staat angewiesen einen Plan vorantreiben die ersten schwimmenden Offshore-Windparks des Landes zu entwickeln.Am Dez.Am 7. Juli 2022 versteigerte die Bundesregierung fünf Pachtgebiete etwa 20 Meilen vor der kalifornischen Küste an Unternehmen, die die Entwicklung schwimmender Windparks planen.Die Gebote waren niedriger als die jüngsten Pachtverträge vor der Atlantikküste, wo Windparks am Meeresboden verankert werden können, aber immer noch erheblich sind, zusammengenommen mehr als 757 Millionen US-Dollar.

Wie funktionieren schwimmende Windparks?

Drei Hauptmethoden, um eine Turbine schweben zu lassen

Eine schwimmende Windkraftanlage funktioniert genauso wie andere Windkraftanlagen – Wind drückt auf die Rotorblätter, wodurch sich der Rotor dreht, der einen Generator antreibt, der Strom erzeugt.Doch anstatt dass der Turm direkt in den Boden oder den Meeresboden eingebettet ist, sitzt eine schwimmende Windkraftanlage auf einer Plattform mit Festmacherleinen wie Ketten oder Seilen, die mit Ankern im darunter liegenden Meeresboden verbunden sind.

Diese Festmacherleinen halten die Turbine gegen den Wind an Ort und Stelle und halten sie mit dem Kabel verbunden, das ihren Strom zurück an Land sendet.

Der größte Teil der Stabilität wird durch die schwimmende Plattform selbst gewährleistet.Der Trick besteht darin, die Plattform so zu gestalten, dass die Turbine bei starkem Wind oder Sturm nicht zu weit kippt.

Es gibt drei Haupttypen von Plattformen:

• Eine Holmbojenplattform ist ein langer Hohlzylinder, der sich vom Turbinenturm nach unten erstreckt.Es schwimmt vertikal im tiefen Wasser und ist am Boden des Zylinders mit Ballast beschwert, um seinen Schwerpunkt zu senken.Anschließend wird es an Ort und Stelle verankert, jedoch mit schlaffen Leinen, die es ihm ermöglichen, sich mit dem Wasser zu bewegen, um Schäden zu vermeiden.Es gab Sparbojen von der Öl- und Gasindustrie verwendet seit Jahren für den Offshore-Einsatz.

• Halbtauchplattformen haben große schwimmende Rümpfe, die sich vom Turm aus erstrecken und ebenfalls verankert sind, um ein Abdriften zu verhindern.Designer waren Experimentieren mit mehreren Turbinen auf einigen dieser Rümpfe.

• Zugbeinplattformen haben kleinere Plattformen mit gespannten Linien, die direkt zum darunter liegenden Boden verlaufen.Diese sind leichter, aber anfälliger Erdbeben oder Tsunamis, da sie für die Stabilität stärker auf die Festmacherleinen und Anker angewiesen sind.

Jede Plattform muss das Gewicht der Turbine tragen und während des Turbinenbetriebs stabil bleiben.Dies ist zum Teil möglich, weil die hohle Plattform, die oft aus großen Stahl- oder Betonkonstruktionen besteht, für Auftrieb sorgt, um die Turbine zu tragen.Da einige im Hafen vollständig zusammengebaut und zur Installation abgeschleppt werden können, ist dies möglicherweise der Fall weitaus günstiger als Strukturen mit festem Boden, die erfordern Spezialschiffe zur Montage vor Ort.

Schwimmende Plattformen können Windkraftanlagen unterstützen, die eine Leistung von 10 Megawatt oder mehr erzeugen können – das ist so ähnlich groß wie andere Offshore-Windkraftanlagen und um ein Vielfaches größer als die Kapazität einer typischen Onshore-Windkraftanlage, die Sie möglicherweise auf einem Feld sehen.

Warum brauchen wir schwimmende Turbinen?

Einige davon stärkste Windressourcen befinden sich abseits der Küste an Orten mit Hunderten von Fuß tiefem Wasser, beispielsweise vor den USA.Westküste, die Großen Seen, das Mittelmeer und die Küste Japans.

Die USADie Anfang Dezember versteigerten Mietflächen belaufen sich auf ca 583 Quadratmeilen in zwei Regionen – eine vor der zentralkalifornischen Morro Bay und die andere nahe der Staatsgrenze von Oregon.Das Wasser vor Kalifornien wird schnell tief, sodass jeder Windpark, der auch nur ein paar Meilen von der Küste entfernt ist, schwimmende Turbinen benötigt.

Nach dem Bau könnten Windparks in diesen fünf Gebieten etwa 4,6 Gigawatt sauberen Strom liefern. genug, um 1,5 Millionen Haushalte mit Strom zu versorgen, nach Schätzungen der Regierung.Die Gewinnerunternehmen schlugen vor, dass sie es könnten noch mehr Leistung produzieren.

Es wird jedoch einige Zeit dauern, bis echte Windkraftanlagen auf dem Wasser sind.Die Gewinner der Pachtauktion werden einer kartellrechtlichen Prüfung durch das Justizministerium und anschließend einem langwierigen Planungs-, Genehmigungs- und Umweltprüfungsprozess unterzogen, der in der Regel mehrere Jahre dauert.

Weltweit laufen bereits mehrere groß angelegte Demonstrationsprojekte mit schwimmenden Windkraftanlagen in Europa und Asien.Der Hywind Scotland-Projekt wurde 2017 der erste schwimmende Offshore-Windpark im kommerziellen Maßstab mit fünf 6-Megawatt-Turbinen, die von von ihm entworfenen Holmbojen getragen werden Norwegisches Energieunternehmen Equinor.

Equinor Wind USA hatte eines der erfolgreichen Angebote vor Zentralkalifornien.Ein weiterer erfolgreicher Bieter war RWE Offshore Wind Holdings.RWE betreibt Windparks in Europa und hat drei Demonstrationsprojekte für schwimmende Windkraftanlagen.Die anderen beteiligten Unternehmen – Kopenhagener Infrastrukturpartner, Invenergy und Meereswinde – über Pachtverträge an der Atlantikküste oder bestehende Offshore-Windparks verfügen.

Während schwimmende Offshore-Windparks zu einer kommerziellen Technologie werden, gibt es noch technische Herausforderungen, die gelöst werden müssen.Die Plattformbewegung kann höhere Kräfte auf die Rotorblätter und den Turm sowie eine kompliziertere und instabilere Aerodynamik verursachen.Da die Wassertiefen sehr tief werden, können außerdem die Kosten für Festmacherleinen, Anker und Stromkabel sehr hoch werden, sodass billigere, aber dennoch zuverlässige Technologien erforderlich sind.

Wir können jedoch davon ausgehen, dass es in naher Zukunft weitere Offshore-Turbinen geben wird, die von schwimmenden Strukturen getragen werden.

Dieser Artikel wurde mit dem ersten Leasingverkauf aktualisiert.