Die Offshore-Windkraft – ein Baustein zur Energieunabhängigkeit
Seite 3: Die Strom-Lunge
Blickt man im Büro von WindMW auf schematische Karten des Windparks, welche die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter für ihre Arbeitsorganisation angefertigt haben, formen sich die Umrisse wie zwei Lungenflügel oder ein etwas vom Sommer angefressener Schmetterling. Sie stehen auch tatsächlich nicht wie in einigen anderen Parks in der Nähe schnurstracks in Reih und Glied; ihre Verteilung wirkt chaotischer. Dies liege an den Böden, erklären einige der Vorgesetzten. Gerade Reihen waren hier ebenso vorgesehen, aber während des Aufbaus zeigten sich Probleme.
(Bild: heise online/Kristina Beer)
Die Windräder scheinen trotz allem auf ihrem zugewiesenen Feld genügend Leistung zu erbringen. Die leistungsstärkste Anlage ist allerdings Elena.
Nr.1, Elena
Elena ist im Windpark die Nr.1. Zahl und Name stehen auf der "Turbine", wie einige Mitarbeiter eine Windkraftanlage auch kurz nennen. Die Räder des Parks haben zum einen zugewiesene Nummern, zum anderen auch Vornamen. Die Namensvergabe ging von der Geschäftsleitung aus. Es wurden die Namen von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, Technikern und Ingenieuren gewählt, die die Windkraftanlagen in die Nordsee stellten. Sie gaben den Anlagen neben der Nummer auch die Vornamen ihrer eigenen Kinder und von den Kindern der Beschäftigten.
Dass der Park ein internationales Projekt war und von Menschen aus vielen Ländern gebaut wurde, sieht man daran, dass etwa auch eine Grace oder ein Tagart vertreten sind.
Elena steht, blickt man auf die Karte des Parks, etwas weiter vorgerückt als die anderen Anlagen. Dadurch bekommt sie messbar mehr Wind ab, trägt aber auch messbar mehr Schäden davon.
Die Dauerbaustelle auf See
Windkraftanlagen auf See müssen viel aushalten. Sie müssen stabil stehen, den Tiden, dem Salzwasser, der Sonneneinstrahlung, den Stürmen standhalten. Blickt man auf die Aufgabenliste der Technikerinnen und Techniker von WindMW kommt es einem so vor, als wäre der Windpark eine Dauerbaustelle und jede Windkraftanlage hat schon mehrere Transplantationen hinter sich.
Die Anlagen sind großen Kräften ausgesetzt. Die Rotorblätter, die sich zum Teil seit dem Jahr 2013 in den Wind stellen, wurden bereits einmal komplett abmontiert und in Dänemark wieder aufgearbeitet. Die Abnutzungen an den Blättern hätten ausgesehen, als würden Sandstrahler immer wieder in großen Wuchten über die Blätter geführt. Die Rotorblätter wurden deshalb auch schon modifiziert, um der "Regenerosion" besser standhalten zu können.
Eine nicht zu unterschätzende Naturgewalt sind überdies Blitze. Dr. Huhn erklärte, dass diese äußerst häufig in die Windräder einschlagen. Auch hier können Schäden entstehen, die begutachtet und behoben werden wollen.
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Die Windräder, die dort stehen, werden also ständig kontrolliert und verbessert. Das dient vor allem der allgemeinen Sicherheit und auch der Sicherheit im Ökosystem Nordsee.
Die lange Anna und ein paar Windparks bestaunen
Der Park steht nun auf einer Gesamtfläche von etwa 43 km². Diese Fläche ergibt sich auch durch die großen Abstände zwischen den Anlagen, damit Wind möglichst ungebremst auf die einzelnen Anlagen treffen kann. Die verschiedenen, leicht ungeraden Reihen des Parks sind ungefähr 1150 Meter voneinander entfernt, in den Reihen haben die Anlagen zu einander jeweils 500 bis 600 Meter Abstand. (In Fußballfelder oder Saarlandanteile wollen wir das hier aber nicht umrechnen.)
Meerwind Süd | Ost liegt circa 23-25 Kilometer nördlich von Helgoland und ist auch noch von den Klippen in der Nähe der Langen Anna bei gutem Wetter klein am Horizont sichtbar. Steht man sehr früh auf, um eine Runde auf dem Oberland von Helgoland zu drehen, kann man die Techniker-Schiffe beobachten, wie sie – an der Düne von Helgoland vorbei – zum Meerwind-Park oder den danebenliegenden Parks rausfahren. Denn zu Meerwind Süd | Ost gesellen sich zwei weitere zur etwa gleichen Zeit hochgezogene Windparks. Der Park Amrumbank West" und "Nordsee Ost".
(Bild: heise online/Johannes Börnsen)
Um diese Parks zu bauen wurden die großen Energieversorger RWE und E.on tätig. Im Gegensatz zu E.on gehören RWE auch heute noch die Windparks und RWE hat auch noch eine eigene Station auf Helgoland. Zudem wird bei Meerwind Süd | Ost , Amrumbank West und Nordsee Ost derzeit noch ein weiterer Park mit dem blümeranten Namen "Kaskasi" errichtet – erneut von RWE. Mit ihm werden bald insgesamt 246 Anlagen bei Helgoland im Meer stehen.
Dass E.on nicht mehr Amrumbank West besitzt und betreibt, liegt laut Menschen auf der Insel an einem "Kuhhandel", den die beiden großen Versorger geschlossen haben. RWE übernahm hierbei auch gleich die E.on-Station, die wie die anderen Stationen passend zu den Parks auf Helgoland gebaut wurden. Offiziell wurde die Übernahme 2019. Die Entscheidung soll auch mit der Pleite des Windkraft-Pioniors Senvion im Jahr 2019 zusammenhängen.
RWE investiert fortlaufend in Offshore-Windkraft. Zuletzt bekam der Energieversorger einen Zuschlag für einen Park mit 980 Megawatt, der 2027 in Betrieb gehen soll.
Siemens SWT 3,6 120
Fahren die Technikerinnen und Techniker in die Parks, werden sie dort vor allem Windräder von Siemens sehen. Nur in "Nordsee Ost" stehen Anlagen von Senvion. Die Techniker von WindMW kümmern sich in Meerwind Süd | Ost um Windräder des Typs Siemens SWT 3,6 120 mit jeweils 3,6 Megawatt Leistung.
In einer früheren Planungsphase sollten Turbinen der 5-Megawatt-Klasse auf das Baufeld. Allerdings hatten die SWT 3,6 einen besseren Track Record und konnten serienmäßig im dänischen Brande gefertigt werden. Hätten die 5-Megawatt-Anlagen sich durchgesetzt, würde der Park heute 400 Megawatt statt die bis zu 288 Megawatt liefern.
(Bild: heise online/ Johannes Börnsen)
Vielleicht bekommt der Park aber noch einmal eine neue Chance auf mehr Leistung – er ist nun schließlich schon bald 10 Jahre in Betrieb. Da können Eigentümer schon über ein Repowering nachdenken, da die Planungs- und Genehmigungsphasen recht lange dauern können. Damit ein Repowering überhaupt möglich wäre, müsste dies am Standort allerdings auch von Seiten der Netzagentur wieder genehmigt werden, was auch wieder mit Entscheidungen des Bundeswirtschaftsministeriums zu tun hätte.
Stefan Wenzel antwortete auf eine Frage zum Repowering etwas ausweichend. Onshore sei Repowering schon Realität, für die Offshore-Windkraft sehe er auch Möglichkeiten, aber die Parks seien momentan noch zu jung. Hört man sich ein bisschen um, ist aber klar, dass zumindest Siemens Gamesa jetzt schon 14 Megawatt-Windkrafträder bauen kann, Konkurrent Vestas Anlagen mit 15 Megawatt.
Monopile, Gondel, Rotorstern
Die Siemens SWT 3,6, die Anfang der 2010er auf den Markt gebracht wurden, sind bis zur Rotorblattspitze 149 Meter hoch. Die Naben befinden sich in 89 Meter Höhe, die Rotorsterne haben einen Durchmesser von 120 Metern und überstreichen mit jeder Drehung 11.300 Quadratmeter. Ein Rotorblatt ist 58,5 Meter lang.
Die Stahlkonstruktion, auf der später oben die Gondel aufsitzt, nennt sich Monopile – denn im Gegensatz zu anderen Systemen, wird hier nur ein Rohr versenkt, um die Turbine zum Stehen zu bringen. Neben Monopile-Konstruktionen gibt es etwa auch Tripiles – also Konstruktionen mit drei stützenden Ständern – oder sogenannte Jackets, die vier Beine haben und sich durch ein Strebengeflecht auszeichnen. Auf einem Jacket steht unter anderem die Umspannstation des Parks. Auf Jackets stehen aber auch die Senvion-Anlagen im Park Nordsee Ost.
Wesentlich neuere Designs sehen auch schwimmende Plattformen für Offshore-Windräder vor. Es wird also keine Stahlrohr mehr in den Boden gerammt, sondern die Plattformen werden "nur" mit Stahlseilen am Boden verankert. Für größere Reparaturen oder Wartungen können die Windräder dadurch sogar bei Bedarf in einen nahegelegenen Hafen gezogen werden. International sind schon einige dieser Parks in jüngster Zeit ans Netz gegangen.
30 Meter in den Boden und dann hoch hinaus
Die Monopiles für Meerwind Süd | Ost sind bis zu 70 Meter lang und 5,5 Meter im Durchmesser und wurden ihrerseits 30 Meter in den Meeresboden gerammt. Die Meerestiefe der ausgewiesenen Fläche liegt bei 26 bis 28 Metern (Schelf-Bereich).
Erst mehrere Meter über der Wasseroberfläche sitzt die Plattform, die auch den Eingang zum Windrad ermöglicht – das Transition Piece, von den Technikern kurz TP genannt. Das Bauteil TP beginnt ungefähr 5 Meter unter der Wasseroberfläche und ist 25 Meter hoch. Das TP hält Leitern zur Plattform und auch einen Hebekran bereit.
(Bild: heise online/Johannes Börnsen)
Am TP landen die Schiffe der Betreiberfirmen an und Technikerinnen und Techniker können Werkzeuge und Ersatzteile mit dem Kran von den Schiffen heben. Dort verbringen sie beispielsweise auch ihre Pausen, wenn das Wetter gut ist und es in der Windkraftanlage gerade zu warm ist. Die Beschäftigten auf See müssen teils extreme Wetter aushalten – von Eiseskälte bis brütende Hitze und eine hohe Sonneneinstrahlung. Dafür bedarf es eines gewissen Fitnesslevels.
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Innerhalb des Windrads können Beschäftigte weit nach unten in die Monopile steigen, aber auch mit einem Aufzug hoch zur Gondel fahren. Bis zu zwei Arbeitende haben darin Platz, der Aufzug bewegt sich einen Meter pro Sekunde. Oben auf der Gondel gibt es auch noch einen Hubschrauber-Anlandeplatz. Landen kann der Hubschrauber dort zwar nicht, aber Menschen können abgeseilt und hochgezogen werden. Das ist für die Rettungskette erforderlich.
Das verbaute Material im Park erscheint gewaltig. Eine Monopile kann bis zu 700 Tonnen wiegen – ein TP wiegt circa 300 Tonnen. Blickt man auf den gesamten Park Meerwind Süd | Ost wurden über 85.000 Tonnen Stahl verbaut.
Die Offshore Sub Station – der "dicke Malte"
Neben den Windturbinen steht auch noch eine Umspannstation zwischen den vormals getrennten Parks Meerwind Süd und Meerwind Ost. Sie wird kurz OSS, oder wie es bei WindMW üblich ist, der "dicke Malte" genannt. Aufgelöst heißt OSS "Offshore Sub Station". Sie sorgt dafür, dass der Strom von den Windkraftanlagen auf See auch an Land kommt. In ihr wird der Strom transformiert und dann zu einer Konverter-Station des Energiedienstleisters Tennet weitergeleitet (eigentlich sind es zwei Stationen – Alpha und Beta, die zum Netzanbindungsprojekt "HelWin1" gehören).
Allein im Park sind ungefähr 107 Kilometer Kabel verlegt. Die Kabel bis zur Anlandung (in Büsum) in Schleswig-Holstein haben laut Tennet eine Länge von 85 Kilometern, an Land sind noch 45 Kilometer lange Erdkabel im Dienst, die den Strom bis zur Konverterstation in Brunsbüttel bringen.
(Bild: heise online/Johannes Börnsen)
Um diesen Prozess einmal genauer aufzuschlüsseln, seien hier die Arbeitsschritte einmal aufgedröselt: Die Generatoren in den Windturbinen geben 690 Volt ab. Zunächst wird der Strom dort laut WindMW in Gleichstrom (DC) umgewandelt und den jeweiligen Monopile hinuntergeschickt. Unten im Turm wird er dann wieder wechselgerichtet in AC, damit der Transformator aus 690 AC 33 kv AC macht. All diese Umwandlungsschritte macht man, um den Strom besser transportieren und auch Kabel dafür dünner machen zu können.
Nach der Umwandlung in den Turbinen, wird der Strom zur OSS geleitet. Die OSS nimmt den Strom von allen 80 Windkraftanlagen auf und wandelt ihn – mit einem riesigen Transformator, der knapp vier Stockwerke hoch ist – von 33 kV AC in 155 kV AC um.
Von dort geht es dann zu den Tennet-Konverterplattformen, welche die AC-Spannung mittels IGBT-Gleichrichter in 155 kv DC gleichrichtet und so via Seekabel an Land schickt, wo das Spiel aus AC und DC sich fortsetzt, bis der Strom ins Netz eingespeist wird. Das ist zwar alles mit Verlusten behaftet, erklärt Techniker Patrick Stippel, aber diese seien im Totalen kleiner, als wenn der Strom direkt in AC ans Land geschickt würde. Es geht also um Ertragsoptimierung, aber auch darum, Umweltvorgaben einzuhalten. Die Kabel dürfen nämlich zudem nicht zu einer Erwärmung des Seebodens führen.
Loops und Strings
Der Windpark von WindMW ist für die Stromübertragung in verschiedene Strings aufgeteilt – es hängen also jeweils zehn Windräder in einem String. Genauergenommen kann jeder String aber auch als Loop bezeichnet werden. Von welcher Seite der Strom in den Loops jeweils kommt, entscheiden auch die verschiedenen Reparaturarbeiten oder Defekte im Park. Liegen beispielsweise sechs gut arbeitende Windräder beieinander, es folgen aber zwei, die abgestellt wurden, kann der Strom über den Leitungsweg von den sechs laufenden Rädern zur Umspannstation geschickt werden.
Aufgabe der Leitungsstelle ist es auch, sicherzustellen, das die Leistung in einem Loop nicht zu stark abfällt. Das können die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter unter anderem verhindern, indem noch arbeitende Windräder teilweise in ihrer Leistung jeweils auf bis zu 3,78 Megawatt gesteigert werden. Wird an einer Turbine gearbeitet, wird sie abgestellt. Dass dies so ist, versichert man sich gegenseitig immer wieder über den Tetra-Funk.
Um den Windpark in Schuss zu halten, müssen die Technikerinnen und Techniker also einiges im Blick behalten. Wie ihr Job genau aussieht, haben wir uns auch angesehen; Johannes ist sogar mit ihnen raus in den Park gefahren und hat den Einfluss von Wind und Meer rund um die Windkraftanlagen hautnah gespürt.
Die WindMW Service GmbH auf Helgoland (20 Bilder)
(Bild: heise-online/Kristina Beer)
Erst USA, dann China
Hier aber noch kurz zur WindMW. So wie der Wind und das Wetter nun die Instandhaltung des Parks beeinflussen und die Politik die Rahmenbedingungen setzt, so gab es für den Windpark auch auf Investoren- und Anteilseigner-Seite im Laufe der Jahre Veränderungen, die vielleicht auch als Pars pro Toto für einige wirtschaftliche Entwicklungen der vergangenen Jahre, dem globalen Zusammenspiel der Kräfte, stehen.
Die Windland Energieerzeugungs GmbH war zu anfangs noch mit der US-amerikanischen Blackstone Group Anteilseigner. Die Blackstone Group hielt 80 Prozent an den Anteilen, die Windland GmbH 20 Prozent. Im Sommer 2016 verkaufte Blackstone seine Teile allerdings an die China Three Gorges Corporation (CTG). CTG ist einer der größten Energieversorger weltweit und unter anderem auch für den drei-Schluchten-Talsperre bekannt. Der chinesische Staats-Konzern gilt auch als weltgrößter Erzeuger Erneuerbarer Energien aus Wasser-, Solar- und Windkraft.
WindMW hat sich seinerseits dazu entschieden, weiterhin mit Siemens Gamesa Renewable Energy zusammenzuarbeiten, noch mindestens 7 ½ Jahre. Der Vertrag wurde 2019 verlängert.
So arbeiten die Menschen der WindMW Service GmbH mit und in diesem Konstrukt. Im Alltagsgeschäft bekommen die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter von den verschiedenen Veränderungen bei den Anteilseignern gar nicht so viel mit, heißt es, eher steht die Zusammenarbeit mit den Technikern und Service-Mitarbeitern von Siemens im Vordergrund. "On Site" wird das Funktionieren des Parks gemanaged, die stete Inspektion und Pflege. Die größeren politischen Linien zeichnen sich woanders ab.
(Bild: heise online/Kristina Beer)
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(kbe)