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Stahl Hersteller von Offshore-Windenergieanlagen bauen auf Stahl

| Redakteur: Dorothee Quitter

Auf See sind die Anforderungen an Windkraftanlagen höher als an Land. Stahl ist deshalb für die Erbauer von Offshore-Windenergieanlagen der Werkstoff der Wahl.

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Für die Erbauer von Offshore-Windenergieanlagen ist Stahl der Werkstoff der Wahl. (Bild: Siemens)
Für die Erbauer von Offshore-Windenergieanlagen ist Stahl der Werkstoff der Wahl. (Bild: Siemens)

Vor Deutschlands Küsten sollen in den nächsten Jahren in Nord- und Ostsee 26 Windparks mit 1.850 Anlagen entstehen. Die projektierte Gesamtleistung beträgt 8.800 Megawatt. Bei etwa 400 Tonnen Stahl pro Megawatt ergibt sich daraus eine Gesamtstahlmenge von 3,5 Millionen Tonnen.

Die Windmühlen stehen in Wassertiefen zwischen 20 und 50 Meter. Wellen, Ebbe und Flut zerren an den Fundamenten. Der Wind, oftmals in Orkanstärke, drückt gegen die riesigen Rotoren. Das Salzwasser und die salzhaltige Luft wirken korrosiv auf die Anlagen, die eine Lebensdauer von mehr als 20 Jahren haben sollen. Aus diesem Grund bestehen die 300 bis 700 Tonnen schweren Füße dieser Anlagen aus Stahl. Sie sind beispielsweise als Monopiles ausgeführt. Das sind große zylindrische, hohle Pfähle für den Einsatz in Wassertiefen um die 20 Meter. Sie werden aus Grobblechen mit Dicken zwischen 40 und 90 Millimeter hergestellt.

Füße aus Stahl

In größeren Wassertiefen werden Fachwerkkonstruktionen aus Stahl verwendet, die an Strommasten erinnern. Diese „Jacket“ genannten Fundamente bestehen aus relativ kleinen Bauelementen, die sich einfach produzieren, transportieren und vor Ort montieren lassen. Gegenüber Monopiles sparen sie 40 bis 50 Prozent Stahl.

Bei sandigem Grund werden in Wassertiefen von mehr als 20 Meter oft Tripods eingesetzt. Das sind dreibeinige Stützkonstruktionen aus Stahlrohren, die unter Wasser den Hauptpfahl stützen.

Für Wassertiefen zwischen 25 und 50 Meter eignen sich so genannte Tripiles. Drei Stahlpfähle werden in den sandigen Boden gerammt, auf die über Wasser eine Dreieckskonstruktion aufgesetzt wird.

Auf diesen Fundamenten stehen die 80 bis 100 Meter hohen Türme mit einem Gewicht von 200 bis 250 Tonnen. Auf ihnen ruhen die Gondeln, 12 bis 15 Meter hohe Kabinen mit einem Gewicht von 200 bis 290 Tonnen. Vorne tragen sie Rotor und Nabe, innen sind Getriebe, Generator und Umrichter untergebracht. Die Anlagen haben Nennleistungen zwischen 2,5 und 7,5 Megawatt.

Rotorflügel aus Stahl

Auch in der Offshoretechnik gilt: Wo im Anlagenbau den Werkstoffen höchste Leistungen abverlangt werden, wird Stahl eingesetzt. Der Werkstoff ist fest und elastisch zugleich. Auch im rauen Seeklima ist er korrosionsbeständig. Für die Hersteller solcher Anlagen ist es wichtig, dass der Werkstoff einfach zu verarbeiten ist und dabei noch ein günstiges Preis-/Leistungsverhältnis aufweist. Auch beim Umweltschutz punktet Stahl, denn er lässt sich immer wieder und ohne Qualitätsverlust recyceln.

Inzwischen wird daran geforscht, die riesigen Rotorflügel aus 25 Millimeter dickem Stahlblech zu walzen. Die Stahlkonstruktionen sind witterungsbeständiger als solche aus anderen Materialien. Sie sind kostengünstiger herzustellen und einfacher zu recyceln. Zudem lassen sie eine deutlich höhere Lebensdauer erwarten. Die Ingenieure sind sich einig, dass solche Anlagen aufgrund der höheren Masse der Rotoren weniger empfindlich gegen Windböen sind, wodurch Lager und Getriebe geschont werden.

Energiegewinnung fast ohne CO2

Eine einzige Windenergieanlage von fünf Megawatt Leistung kann nahezu 4.200 Haushalte mit Strom versorgen. Ein Windpark mit 80 solcher Mühlen hat eine installierte Gesamtleistung von 400 Megawatt und liefert im Jahr 1.520 Gigawattstunden Strom – ohne CO2 zu emittieren. Mit modernen Windenergieanlagen wird 32 Mal mehr CO2 eingespart, als bei der Produktion des Stahls für diese Anlagen entsteht. Das hat eine Studie der Boston Consulting Group (BCG) unlängst nachgewiesen.

Im September 2010 ist vor der Themsemündung der Thanet-Windpark eröffnet worden. Er ist zurzeit der größte weltweit. 100 Turbinen von 3 Megawatt Leistung stehen verteilt auf einer Fläche von 35 Quadratkilometer in 20 bis 25 Meter Wassertiefe. Bis zu 200.000 britische Haushalte sollen von dort mit Strom versorgt werden. Lange wird er nicht mehr der Größte sein, da noch größere Parks bereits im Bau sind. Auch bei ihnen setzen die Hersteller auf Stahl.

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