Offshore-Windenergieanlagen

Die installierte Leistung deutscher Windkraftanlagen beträgt aktuell etwa 200 Megawatt. Das Ausbauziel der Bundesregierung für das Jahr 2020 liegt bei zehn Gigawatt, dem 50-fachen des heutigen Werts. Ein großer Teil der Kosten der Anlagen entfällt auf die Fundamente.

In dem Forschungsprojekt „Intelligente Gründungsstruktur für Offshore-Windenergieanlagen“ will Prof. Dr. Christine Döbert von der Technischen Hochschule Mittelhessen kostengünstige und ökologisch verträgliche Alternativen zu herkömmlichen Techniken entwickeln. Kooperationspartner ist die Bremer Maritime Offshore Group.

Küstennahe Anlagen, die in einer Wassertiefe von bis zu 20 Metern installiert werden, errichtet man meist mit Monopiles. Das sind Stahlröhren, die in den Meeresboden gerammt werden und die Aufbauten tragen. Der damit verbundene Lärm stört und schädigt den maritimen Naturraum. Bei größeren Wassertiefen sind Monopiles aus technischen und wirtschaftlichen Gründen ungeeignet.

Da in Deutschland die küstennahen Gebiete großenteils unter Naturschutz stehen, werden Windparks in Zukunft überwiegend in 20 bis 60 Meter tiefen Gewässern gebaut. Christine Döbert, die am Gießener Fachbereich Bauwesen lehrt, konzentriert sich deshalb in ihrem Projekt auf die Entwicklung neuer Gründungsstrukturen, die in tiefen Gewässern wirtschaftlich und umweltverträglich sind. Da ein wesentlicher Anteil der Kosten auf Transport und Installation entfällt, ist die leichte Transportierbarkeit und Errichtung ein wichtiges Entwicklungskriterium.

Als Vorbild für die Formgebung sollen laut Döbert effiziente, aufgelöste Tragstrukturen in der Natur dienen, die bei minimalem Materialaufwand ein Maximum an Stabilität bieten. Die Hochschullehrerin denkt dabei zum Beispiel an Radiolarien. Das sind Planktonorganismen, die druck- und zugfeste mineralische Skelette in unterschiedlichen geometrischen Formen besitzen.

Die Gründungsstruktur soll wandelbar konstruiert werden: Während des Transports ist eine für die Logistik verträgliche Konstruktion maßgeblicher Auslegungsparameter. Am Bestimmungsort muss die Anlage der Belastung durch Wind, Seegang und Betrieb standhalten.

Döbert erwartet, „dass die entwickelte Gründungsstruktur durch Optimierung des Materialeinsatzes und die leichtere Installation einen deutlichen Kostenvorteil gegenüber derzeit gängigen Konzepten aufweist. Durch die Verankerung in den Meeresgrund zum Beispiel über mehrere Rahmpfähle mit geringem Durchmesser sollen auch die Lärmemissionen während der Bauphase deutlich reduziert werden. Die Gründungsstruktur wird weitaus umweltverträglicher herstellbar sein als gängige Varianten.“

Das Forschungsvorhaben hat eine Laufzeit von einem Jahr. Es wird im Rahmen des Programms „Forschung für die Praxis“ mit 35.000 Euro unterstützt. Damit fördert die Landesregierung praxisnahe Projekte an hessischen Fachhochschulen.