Schwimmende Windkraftanlagen erschließen riesige neue Meeresgebiete für erneuerbare Energien

In den stürmischen Gewässern der Nordsee, 15 Kilometer vor der Küste von Aberdeenshire in Schottland, erstrecken sich fünf schwimmende Offshore-Windturbinen 574 Meter über dem Wasser. Der weltweit erste schwimmende Windpark, eine 175-Megawatt-Anlage des norwegischen Unternehmens Equinor, ist erst seit 30 in Betrieb, aber bereits britische Rekorde gebrochen zur Energieabgabe.

Während die meisten Offshore-Windturbinen auf festen Fundamenten am Meeresboden verankert sind und sie auf Tiefen von etwa 165 Fuß begrenzt sind, sind schwimmende Turbinen durch Festmacherleinen am Meeresboden befestigt. Diese riesigen Bauwerke werden an Land zusammengebaut und von Booten aufs Meer gezogen.

Die Möglichkeit, Turbinen in tieferen Gewässern zu installieren, in denen die Winde tendenziell stärker sind, erschließt riesige Mengen des Ozeans für die Erzeugung erneuerbarer Windenergie: fast 80 %. der potenziellen Offshore-Windenergie liegt in tieferen Gewässern. Darüber hinaus trägt die Positionierung schwimmender Turbinen viel weiter vor der Küste dazu bei, Konflikte mit denen zu vermeiden, die Einwände dagegen haben Auswirkungen auf die Küstenansichten.

Schwimmender Offshore-Wind steckt noch in den Kinderschuhen: nur ca. 80 Megawatt von insgesamt ca 32 Gigawatt (0.25%) der installierten Offshore-Windleistung ist schwimmend. Einige Experten sagen jedoch, dass die relativ neue Technologie ein wichtiger Bestandteil des erneuerbaren Energiemixes werden könnte, wenn sie Hürden wie Kosten, Design und Widerstand der Fischerei-Industrie.

Bei der Offshore-Windenergie hinken die USA traditionell Europa hinterher, aber das könnte sich ändern. Joe Biden hat zugesagt, bis 30 mehr als 2030 GW Offshore-Windenergie zu bauen. Das Energieministerium sagt, es habe investiert mehr als 100 Mio. USD in der Erforschung und Entwicklung schwimmender Offshore-Windtechnologie, um sich als Marktführer in der Branche zu etablieren.

Während die zuverlässigen Winde und das relativ flache Wasser die US-Ostküste zum bevorzugten Ziel für Offshore-Windprojekte gemacht haben, wie z die kürzlich genehmigte großflächiger Vineyard Wind vor der Küste von Martha's Vineyard, an der Westküste sind die Gewässer meist zu tief für stationäre Turbinen. Hier hoffen die Befürworter, dass der schwebende Wind abheben wird.

Im Mai kündigten die Biden-Regierung und der kalifornische Gouverneur Gavin Newsom einen Plan an, schwimmenden Offshore-Wind nach Kalifornien zu bringen. Sie haben identifiziert zwei Standorte: ein fast 400 Quadratmeilen großes Gebiet nordwestlich von Morro Bay, das 380 schwimmende Windturbinen beherbergen könnte, und ein weiteres weiter nördlich von Humboldt Bay. Zusammen könnten diese Projekte bis zu 4.6 GW sauberer Energie ins Netz bringen, genug, um 1.6 Millionen Haushalte mit Strom zu versorgen.

„[Die Ankündigung] war ein echter Durchbruch“, sagte Adam Stern, Geschäftsführer des Wirtschaftsverbandes Offshore Wind Kalifornien . „In einer Zeit, in der die Auswirkungen des Klimawandels in Kalifornien jeden Tag in Form von Waldbränden und Dürren sichtbar werden“, sagte er, „kann Offshore-Wind für Millionen von Einwohnern Kaliforniens sauberen und zuverlässigen Strom liefern.“

Das Schätzungen der Internationalen Energieagentur dass die Welt, um bis 2050 auf dem Weg zur CO390-Neutralität zu bleiben, zwischen 80 und 2030 jedes Jahr 2050 GW Windkraft (davon XNUMX GW Offshore) hinzufügen muss.

Es ist ein großer Sprung gegenüber den aktuellen Zahlen, insbesondere für die Offshore-Windindustrie, die etwas mehr installiert hat 6 GW neue Kapazität im Jahr 2020. Die Windkraft wächst jedoch, da die Kosten sinken und die Länder versuchen, sich von fossilen Brennstoffen zu entfernen, um die Klimaziele zu erreichen.

Wie viel schwebender Wind einfließen wird, ist unklar. Länder wie Norwegen, Portugal, Südkorea und Japan installieren oder planen schwimmende Windprojekte, mit mehr als 26GW der geschätzten Kapazität in der Pipeline, einer Schätzung zufolge.

„Zweifellos ist Wind ein großer Teil der Lösung, um auf Null zu gehen“, sagte Michael Webber, Energieexperte und Ingenieursprofessor an der University of Texas in Austin. Er glaubt jedoch, dass schwimmende Winde wahrscheinlich Zeit brauchen werden, um zu wachsen, und prognostiziert, dass Onshore-Wind und Offshore-Wind mit festem Boden für das nächste Jahrzehnt dominieren werden.

Große Hürden bleiben auf jeden Fall. Die Kosten sind erheblich. Die Kosten für die schwimmende Offshore-Winderzeugung sind etwa doppelt so hoch wie die der stationären Offshore-Windenergie, obwohl diese voraussichtlich mit dem technologischen Fortschritt und der Verbesserung der Lieferketten sinken werden. Schätzungen des Forschungsinstituts National Renewable Energy Laboratory (NREL) deuten darauf hin, dass schwimmende Turbinenprojekte Kostenparität erreichen mit ihren Pendants mit festem Boden um 2030.

Ein Knackpunkt ist die Anzahl der Konstruktionen zur Verankerung der schwimmenden Turbinen, von denen einige Experten glauben, dass sie es schwieriger machen, die Kosten zu senken.

Es gibt drei Hauptdesigns. Die Spar-Boje – das Design der schwimmenden Hywind-Turbinen in Schottland – hat ein langes, beschwertes Zylinderrohr, das sich von der Turbine nach unten und unter die Meeresoberfläche erstreckt, um sie auszubalancieren. Halbtauchbare Plattformen, die am häufigsten für installierte und geplante Projekte verwendet werden, sind modular und bestehen aus schwimmenden zylindrischen Strukturen, die durch Festmacherleinen gesichert sind. Die Spannbeinstruktur hat eine kleinere Plattform, die mit gespannten Festmacherleinen am Meeresboden verankert ist.

„Ich habe aufgehört zu zählen, wie viele Konzepte es tatsächlich gibt“, sagt Po Wen Cheng, Leiter der Abteilung Windenergie an der Universität Stuttgart in Deutschland. „Ford hat das Auto nicht für die große Masse erschwinglich gemacht, indem es 30 verschiedene Autotypen gebaut hat – sie haben nur ein Modell T gebaut. Wenn wir die Kosten wirklich senken wollen, können wir so viele verschiedene Konzepte nicht tolerieren“, sagte er.

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