Offshore Windkraft

Offshore Windkraft in der Ost- und Nordsee versorgt immer mehr Haushalte mit klimaneutral produziertem Strom. Was ist ein Offshore Windpark? Eine Definition und Erklärung, wie Offshore Windkraft funktioniert, was sie kostet und welche Auswirkungen diese Art der Energieerzeugung hat, liefert der folgende Beitrag.

Was ist eine Offshore Windkraft?

Während man bei der Wasserstoff Brennstoffzelle elektrischen Strom aus Wasserstoff gewinnt, wird bei der Offshore Windkraft Strom aus kinetischer Energie erzeugt. Was ist der Unterschied zwischen Offshore und Onshore? Der Begriff Windkraft Offshore bezeichnet die Stromerzeugung durch Windanlagen vor der Küste, das heißt auf dem Meer, Onshore Windkraft erzeugt Strom aus Wind auf dem Land. Offshore Windparks – also Ansammlungen mehrerer Windanlagen in direkter Nähe zueinander – bieten gegenüber vergleichbaren Anlagen an Land entscheidende Vorteile. Da auf See eine sehr viel höhere und beständigere Windgeschwindigkeit herrscht, produzieren die Windparks dort etwa doppelt so viel Strom wie solche an Land.^[1] So zeigt sich beim Vergleich der Volllaststunden der Windkraft Offshore: Die Windenergieanlagen auf hoher See erreichen bis zu 4.500 Volllaststunden pro Jahr, während Anlagen im deutschen Binnenland sehr viel weniger Volllaststunden verzeichnen.^[2] Damit erweisen sich Offshore Windanlagen als besonders zuverlässige Stromerzeuger im Bereich der erneuerbaren Energien.

Wofür wird eine Offshore Windkraft installiert?

"Offshore Windkraft trägt entscheidend zur Energiewende in Deutschland, also dem Umstieg von fossilen Energieträgern und Atomkraft auf erneuerbare Energien bei. Vorangetrieben wird die Entwicklung und der Ausbau von Offshore Windkraft vor den Küsten Deutschlands von der Stiftung Offshore-Windenergie (Stiftung der deutschen Wirtschaft zur Nutzung und Erforschung der Windenergie auf See). Diese wurde 2005 auf Initiative deutscher Offshore-Unternehmen und in Zusammenarbeit mit dem Bundesumweltministerium gegründet."^[1]

Welche Vorteile hat eine Offshore Windkraft?

"Offshore Windkraft erzeugt mehr als 90 Prozent des Jahres umweltfreundlichen Strom und gilt damit als überaus verlässlicher Energieerzeuger. So produzierten die Offshore-Anlagen in der Nord- und Ostsee im Jahr 2018 etwa 18 Terawattstunden grünen Strom. Geplant ist, dass sie bis 2030 eine Gesamtleistung von 20 Gigawatt erreichen und damit rund 20 Millionen Haushalte versorgen sollen."^[1]

Neben ihrer hohen Effizienz bringt Offshore Windkraft einen weiteren großen Vorteil mit sich: Der erzeugte Strom basiert zu 100 Prozent auf erneuerbaren Energien. Bei Offshore Windkraft handelt es sich also um angewandten Umweltschutz. Bei der Produktion des Stroms durch Windenergie wird – im Unterschied zur Nutzung fossiler Energieträger wie Erdöl und -gas sowie Kohle – kein klimaschädliches CO2 freigesetzt.^[1]

Wie funktioniert eine Offshore Windkraftanlage?

"Egal, ob vor der Küste oder an Land – Windkraftanlagen wandeln Windenergie beziehungsweise die in ihm vorhandene Bewegungsenergie in elektrische Energie um. In der Kurzzusammenfassung bedeutet das: Wirkt die Strömung des Windes auf die Rotorblätter des Windrads ein, beginnen diese sich zu drehen. Sobald die Rotationsenergie in den Generator übertragen wird, wandelt dieser sie in elektrischen Strom um. Handelt es sich um Strom aus Offshore Windkraft wird er über Seekabel an die Küste geliefert und dort ins Stromnetz eingespeist."^[3]

Für die Funktion einer Offshore Windkraftanlage ist das Zusammenspiel mehrerer wichtiger Komponenten unerlässlich. So werden die Rotorblätter aus glasfaserverstärktem Verbundmaterial gefertigt und verfügen über einen hohen aerodynamischen Wirkungsgrad. Der Werkstoff stellt sicher, dass die Blätter einerseits leicht, andererseits ausreichend stabil sind. Die Rotorblätter sind am Maschinenhaus, der sogenannten "Gondel" angebracht. Hier sind alle mechanischen sowie elektrotechnischen Elemente versammelt, die für die Umwandlung der Bewegungsenergie in Strom dienen.

Damit es sich automatisch nach der jeweiligen Windrichtung ausrichten kann, ist das Maschinenhaus drehbar. Auch die Rotorblätter lassen sich verstellen (Blattanstellwinkel). Auf diese Weise kann man die Luftanströmung vom Computer aus aktiv beeinflussen – und die Anlage bedarfsweise stoppen, indem man die Blätter aus dem Wind dreht.

Herzstück jeder Offshore Windkraftanlage ist der von den Rotorblättern angetriebene Generator. Ob dieser direkt mit dem Stromnetz verbunden ist oder nicht, hängt von der Art der Anlage ab. Die meisten modernen Anlagen sind mittels eines Vollumrichters an das Stromnetz angebunden. Hierbei fließt der produzierte Strom nicht direkt vom Generator ins Stromnetz, sondern zuvor durch den Wechselrichter.

Bevor die erzeugte Energie ins Stromnetz eingespeist wird, muss sie außerdem auf Mittelspannung gebracht werden. Diesen wichtigen Schritt übernimmt ein sogenannter Mittelspannungstrafo. Er transformiert die produzierte Energie, die über eine Spannung zwischen 400 und 1000 Volt verfügt, auf Mittelspannung, das heißt 10 bis 30 Kilovolt. Anschließend gelangt der Strom ins öffentliche Stromnetz.^[4]

Wie viel kostet eine Offshore Windkraftanlage?

"Im Vergleich zu Windparks an Land ist Offshore Windkraft äußerst kostenintensiv. Das ergibt sich allein aus den Kosten, die für die Planung und den Bau der Anlagen anfallen. So beträgt das Investitionsvolumen für einen Offshore Windpark, der jährlich zwischen 300 und 400 Megawatt Strom produziert, mehr als 1 Milliarde Euro. Da die Offshore Windkraft Branche aber noch relativ jung ist, gehen Expert*innen davon aus, dass die Kosten für den Bau und Betrieb von Offshore Windkraft und damit für den Offshore-Strom in den nächsten Jahren aufgrund neuer Technologien schnell fallen werden."

Wie alle erneuerbaren Energien wird die Offshore Windkraft durch das EEG (Erneuerbare-Energie-Gesetz) gefördert. Auf dessen Grundlage sind die Netzbetreiber zur Abnahme des Stroms aus Offshore Windkraft verpflichtet. Bis zum Jahr 2016 sah das Gesetz außerdem einen fixen Vergütungssatz vor, der Betreibern sowie Investoren mehr Planungssicherheit verschaffte. Der feste Vergütungssatz stellte sicher, dass sich die auf 20 Jahre berechneten Kosten für die Offshore Windkraft im Mittelfeld der Erneuerbaren Energien bewegten. Seit 2017 jedoch müssen die Betreiber von Offshore Windkraft ohne feste Einspeisevergütung auskommen. Stattdessen bemisst sich die Förderungshöhe nun an wettbewerblichen Ausschreibungen.^[1]

Welche Auswirkungen hat ein Offshore Windpark?

"Umweltschutzorganisationen bemängeln, dass der Ausbau der Offshore Windkraft negative Folgen für die Meeresnatur mit sich bringt. Belastungen für die Nord- und Ostsee stellen vor allem der Bau und der mit ihm einhergehende Unterwasserlärm dar. In der Bauphase wird gerade das Rammen der Fundamente zum Schallproblem. Aber auch der Betrieb und die Wartung von Offshore Windkraft können schädliche Auswirkungen auf Fische und Meeressäugetiere sowie Vögel haben. Der Lärm vertreibt die Tiere aus ihren Lebensräumen und kann sie sogar verletzen. Die Migrationsrouten von Zugvögeln werden durch die großen Anlagen zerschnitten, Rast- und Nahrungsplätze werden zerstört. Darüber hinaus kommt es immer wieder zu Kollisionen der Seevögel mit den Rotorblättern der Anlagen. All diese mit der Offshore Windkraft verbundenen Probleme belasten die ohnehin schon überfischten und verschmutzten Meere zusätzlich. Hinzu kommen die Auswirkungen anderer industrieller Aktivitäten, allen voran der Schifffahrt und der Gewinnung von Erdöl und -gas."^[5]

Um dieser Entwicklung vorzubeugen, rückt das Thema Umweltschutz im Rahmen des Baus und Ausbaus der Offshore Windkraft immer mehr in den Fokus. So investieren die Offshore Windkraft Betreiber bereits heute große Summen in die Entwicklung nachhaltiger Materialien und die ökologische Gestaltung der Produktionsprozesse. Darüber hinaus müssen die Offshore-Parks auch verschiedene, sehr strenge gesetzliche Auflagen zum Umweltschutz und Schutz der Meereslebewesen erfüllen. Unter anderem spielt die Befolgung dieser Bestimmungen im Genehmigungsverfahren für Offshore-Windanlagen eine Rolle. Die Betreiber sind beispielsweise verpflichtet, umfangreiche Konzepte zum Schallschutz vorzulegen und Maßnahmen zum Schutz der unter Artenschutz stehenden Meeressäuger zu ergreifen.^[1]

Fazit

Als Offshore Windkraft bezeichnet man Strom, der durch Windanlagen vor der Küste, unter anderem in großen Windparks, produziert wird. Zwar ist der Bau und Betrieb von Windkraftanlagen auf See sehr teuer. Die Offshore Anlagen bieten aber den Vorteil, dass die Windgeschwindigkeit dort sehr viel höher ist als auf dem Land. Die erreichten Volllaststunden der Windkraft Offshore sind daher doppelt so hoch. Nachteile der Offshore Windkraft zeigen sich im Bereich Umweltschutz. Meeressäuger und Fische sowie See- und Zugvögel leiden unter der Zerstörung ihres Lebensraums sowie der Lärmbelastung beim Bau und Betrieb der Anlagen.