Offshore-Windkraft: Inseln sollen als Energie-Verteilstationen dienen

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Bis 2050 sollen allein in der Nordsee 260 Gigawatt elektrischer Leistung durch Windkraft installiert sein – mehr als die aktuelle deutsche Kraftwerksleistung von gut 223 Gigawatt. Das jedenfalls beschlossen laut Bundeswirtschaftsministerium die Nordsee-Anrainer – ohne Großbritannien. Um den Strom aber an Land zu bekommen und auch noch in die europäischen Netze zu verteilen, reicht es nicht, von jedem einzelnen marinen Windpark mindestens ein Kabel ans Ufer zu ziehen.

Über ein paar wenige, aber zentral gelegene Inseln in Nord- und Ostsee gelänge das weit besser. Die sammeln als Knotenpunkte den Strom aus vielen Offshore-Windparks und übertragen ihn mit wenigen Kabeln an die Küsten gleich mehrerer Länder. Werden sie außerdem miteinander verbunden, lässt sich der Energiefluss je nach Bedarf noch besser regeln. "Hub and Spoke", Nabe und Speiche, heißt dieses Prinzip der sternförmigen Anordnung von Transportwegen von einzelnen Lieferanten, den Windparks, zu einem Knotenpunkt, dem Hub.

In der Nordsee streben Dänemark und Belgien jeweils für sich an, die weltweit ersten zu werden, die eine solche Energie-Insel vor ihren Küsten realisieren. Wer von den beiden das Rennen gewinnen wird, ist offen. Gebraucht werden sowieso beide.

Wichtige Knotenpunkte in Ost- und Nordsee gesucht

Im Juni 2020 beschloss das dänische Parlament einen nationalen Klimaplan, der die Einrichtung gleich zweier Energie-Inseln vorsah. Eine der beiden Inseln ist Bornholm in der Ostsee, das schon heute ein wichtiger Knotenpunkt für die Offshore-Windstromvernetzung ist. Ihr Gegenstück in der Nordsee muss allerdings erst noch aufgeschüttet werden.

Auf Bornholm sollen ab 2030 drei Gigawatt Strom aus Offshore-Anlagen in der Region zur Verfügung stehen. Profitieren wird davon wird aber nicht nur Dänemark, sondern auch Deutschland. Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck und sein dänischer Amtskollege Dan Jørgensen vereinbarten nämlich die gemeinsame Entwicklung des Offshore-Projekts "Bornholm Energie-Insel". Das Abkommen sieht vor, dass Deutschland mit einem 470 Kilometer langen Kabel direkt Anschluss an die Insel bekommt.

Die künstliche Energie-Insel in der Nordsee wird rund 80 Kilometer vor Jütland neu entstehen. Mindestens 28 Millionen Euro sind für das 46 Hektar große Eiland veranschlagt. Ab 2033 sollen drei Gigawatt Strom aus 200 Windkraftanlagen zur Verfügung stehen. Damit ließen sich rund drei Millionen Haushalte versorgen. Bei knapp sechs Millionen Einwohnern wären allein damit schon alle dänische Haushalte versorgt.

In einer weiteren Ausbaustufe könnte Dänemark mit noch mehr Windkraftanlagen ab 2040 von hier aus 10 Gigawatt liefern. Dafür muss es aber erst genügend Abnehmer geben, und die nötigen Anschlüsse in den Hoheitsgewässern der anderen Anrainerstaaten müssen auch installiert sein.

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Nordsee: Auch Power-to-X-Anlagen geplant

Vor Jütland soll der Windstrom aber nicht nur gesammelt und weitergeleitet werden. Vielmehr planen die Dänen dort auch Power-to-X-Anlagen zu installieren, in denen sie aus Strom, Wasser und Luft zusätzlich Kraftstoffe herstellen. Damit lässt sich einerseits überschüssiger Strom speichern, andererseits kann man die Kraftstoffe als Brennstoff an die Schifffahrt, die Luftfahrt oder für Schwerlastfahrzeuge verkaufen.

Die Pläne für das belgische Pendant wurden mit weit weniger Öffentlichkeitsarbeit vorangetrieben. Erst Anfang Oktober gab der belgische Netzbetreiber Elia international bekannt, dass es 45 Kilometer vor Belgiens Küste eine neue künstliche Insel geben wird, die Prinzessin-Elisabeth-Insel. Sie soll als Hub maximal 3,5 Gigawatt Strom aus dem gleichnamigen Windpark bereitstellen. Immerhin sind die Planungen bereits so weit gediehen, dass eine Bauausschreibung gerade vorbereitet wird.

Der Baubeginn soll schon 2024 sein, die Fertigstellung ist für 2026 geplant – also früher als das dänische Gegenstück. Die volle Anschluss-Kapazität wird aber wohl auch erst um 2030 stehen. Ab dann wäre die Prinzessin-Elisabeth-Insel der zentrale Knoten für geplante Verbindungen zwischen England, Dänemark und dem übrigen Europa.

Angesichts der mutmaßlichen Sabotage an den Ostsee-Gaspipelines Nord Stream 1 und 2 macht sich die belgische Regierung aber offenbar mehr Sorgen um die Sicherheit der Stromkabel als die dänische Exekutive. "Es ist für uns wichtiger denn je, diese kritischen Infrastrukturen vor Sabotage und Angriffen zu schützen", sagte Vincent Van Quickenborne, der belgische Minister für die Nordsee. So setzen die Belgier jetzt noch zusätzlich auf Investitionen in die Überwachung der belgischen Hoheitszone durch Kameras, Drohnen, die Verfolgung ausländischer Schiffe und regelmäßige Sicherheitsanalysen.

Vor dem Ausbau stehen bürokratische Hürden

Doch um die gewaltige Energie der beiden zusammen eine Million Quadratkilometer großen Meeresfläche wirklich wie geplant nutzen zu können, müssen wohl noch viele bürokratische Hürden abgebaut werden, wie einheitliche Genehmigungsprozesse und Regeln für technische Verfahren, die die Hoheitsgrenzen der Länder überschreiten.

Im Laufe des immensen Ausbaus der Offshore-Energie werden aber wohl auch einige naturwissenschaftliche Annahmen neu überdacht werden müssen, wie eine Studie des Helmholtz-Zentrums Hereon zeigte. Danach behindert der Windschatten großer Windparks noch in 70 Kilometern Entfernung die Vermischung des Meerwassers und damit die Verfügbarkeit von Nährstoffen und das Wachstum von Plankton.

Auch könnte die Windausbeute niedriger ausfallen als gedacht. Denn je mehr Anlagen in einer Region stehen, desto weniger drehen sie sich, weil nicht genug Wind von oben aus der Atmosphäre nachfließt. Von den derzeit üblichen rund 4.000 Stunden pro Jahr könnten die effektiven Stunden auf nur 3.000 bis 3.300 Stunden schrumpfen, wie eine Studie berechnete, die die Agora Verkehrswende beauftragt hatte.

Es bleibt also spannend zu verfolgen, wie sich die ehrgeizigen Pläne um den Windkraftausbau in Nord- und Ostsee verwirklichen werden. Denn noch lassen sich Planungen ändern.

Online-Serie: Offshore-Windkraft

Die Kolleginnen und Kollegen von heise online beleuchten in einer Online-Serie, wie es um die Offshore-Windkraft in Deutschland bestellt ist. Um einen genaueren Einblick zu erhalten, was tatsächlich Offshore passiert, installiert und gepflegt wird, haben die Kolleginnen und Kollegen die WindMW GmbH besucht, die sowohl auf Helgoland, als auch in Bremerhaven und Zossen tätig ist. Dies sind die bisher erschienen Artikel der Serie:

• Die Offshore-Windkraft – ein Baustein zur Energieunabhängigkeit
• Interview zur Offshore-Windkraft: "Das ist eine gewaltige Herausforderung"
• Windkraftjobs: Der Offshore-Service-Techniker – der Weg ist der Umweg
• Welchen Einfluss hat die Offshore-Windkraft auf Ökosysteme und das Klima
• Der Klimawandel in der Nordsee – Erwärmung, Versauerung, neue Tierarten
• Helgoland, die Offshore-Industrie und der grüne Wasserstoff
• c't 3003: Ein Tag in einem Offshore-Windpark

(jle)