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Thema Mensch und Umwelt

14. Feb. 17

Seit 2009 dreht sich ein schwimmendes Testwindrad vor der Küste Südnorwegens. Henrik Stiesdal war am Entstehen der Anlage beteiligt. Sein neues Konzept unterscheidet sich allerdings grundlegend davon.

Henrik Stiesdals Traum vom Mehr

Eine Revolution der Offshore-Windkraft – nichts weniger ist es, was der dänische Erfinder verspricht. Er nimmt den Mund sehr voll. Aber die Fachwelt hört auf ihn.

Mr. Windkraft: Henrik Stiesdal, 1957 im dänischen Hørsholm geboren, hat unzählige der heute in Windrädern eingesetzten Technologien entwickelt. 14 Jahre lang leitete er die Windparte von Siemens. Vor drei Jahren kündigte er, um als selbständiger Berater zu arbeiten.

Von Daniel Hautmann

Noch gibt es nicht mehr zu sehen als dieses kleine Ding aus Plastikstäbchen: eine Pyramide, 70 Zentimeter hoch, wackelig und ziemlich unspektakulär. Henrik Stiesdal hat sie selbst gebastelt und zuhause im dänischen Odense auf ein Regal gestellt. So, nur viel größer, sollen einmal die Fundamente für Windräder aussehen, die auf den Weltmeeren schwimmen, um dort mehr Ökostrom zu erzeugen, als verbraucht werden kann. Klingt utopisch. Doch er ist sich seiner Sache sicher.

Wäre Stiesdal irgendwer, würde sich niemand für seine kleine Pyramide interessieren. Doch Stiesdal ist nicht irgendwer. Der Däne ist einer der Begründer der heutigen Windkraftindustrie. In der Branche nennt man ihn respektvoll „Mister Windkraft”. Er hält etliche Patente und hat zig Preise gewonnen. Viele der Techniken, die heute in jedem Windrad stecken, hat er erfunden.

1979 verkaufte Stiesdal eine Lizenz für eine Turbine an den damaligen Landmaschinenhersteller Vestas – heute zählt der dänische Konzern zu den Windkraft-Weltmarktführern. Stiesdal arbeitete für Bonus Energy, jenes Unternehmen, mit dessen Kauf Siemens 2004 im Windgeschäft durchstartete. Stiesdal leitete die Sparte fortan 14 Jahre lang als Technischer Geschäftsführer.

„Henrik Stiesdal hat in der Windbranche technologische Standards gesetzt. Schon Ende der Achtzigerjahre hat er die Chancen erkannt, die in Standorten auf hoher See stecken”, sagt sein Nachfolger bei Siemens, Rüdiger Knauf. 2014 kündigte Stiesdal seinen Managerjob. Seitdem arbeitet er als unabhängiger Berater. „Der Mann hat Ahnung”, sagt Stephan Barth, Geschäftsführer des Forschungsverbunds ForWind in Oldenburg. Und deswegen interessiert sich die Branche für sein Projekt.

Die Idee

Der 59-Jährige will Tausende Windräder auf den Weltmeeren schwimmen lassen. Bislang ist das technisch wegen der Tiefe der Ozeane unmöglich, denn die Anlagen müssen am Meeresboden verankert werden. Doch nur auf hoher See ist es fast immer windig; das maximiert die Energieausbeute.

Dass dieses Konzept mehr ist als die Fantasie eines Weltverbesserers, davon ist man beim Energieberatungs- und Zertifizierungsunternehmen DNV GL überzeugt. Johan Sandberg leitete ein Team von Ingenieuren, das Stiesdals Pläne analysierte und eine Machbarkeitsstudie erarbeitete. Fazit: „Das Konzept beinhaltet eine Reihe von vielversprechenden und kostensenkenden Lösungen. Der Entwurf legt einen Schwerpunkt auf die Industrialisierung, der es von allem bislang Dagewesenen unterscheidet.”

Der Erfinder nennt sein Konzept „In-Float”. Es ist eine Kampfansage. Seine Kollegen machten alles so, wie man es immer gemacht hat, kritisiert Stiesdal, koste es, was es wolle. Unterm Strich sei Windkraft auf hoher See viel zu kompliziert, viel zu aufwendig und viel zu teuer. „Da hat er recht”, meint Manfred Lührs, ein Branchenkenner, der seit 1977 in der Industrie aktiv ist.

Verladung von Offshore-Windkraftanlagen: Zu den größten Schwierigkeiten beim Bau von Windparks auf See zählt die Logistik. Stiesdal will sie erleichtern: mit standardisierten Bauteilen, die zudem nicht geschweißt werden müssen, sondern geschraubt und gesteckt werden.

Das Problem

Die meisten Offshore-Turbinen stehen entweder auf hochhausgroßen Stativen auf dem Meeresboden oder auf sogenannten Monopiles, in den Grund gehämmerten Stahlröhren. Das ist aufwendig. Es braucht spezielle Verladehäfen, die weltgrößten Kranschiffe, gutes Wetter mit wenig Wellengang, Helikopter und sehr viele, hoch bezahlte Fachkräfte. Ohne die Anfangssubventionen hätte sich wohl kaum ein Energieversorger in die Offshore-Windkraft gewagt.

Neben den Kosten kämpft die Branche aber auch mit den geologischen Bedingungen: Windräder können nur bis zu einer maximalen Tiefe von 50 Metern auf dem Meeresgrund stehen. Deshalb findet man sie vor allem in der eher flachen Nord- und Ostsee. Fast überall sonst auf der Welt fallen die Küsten steil ab, egal ob vor Norwegen, rund ums Mittelmeer, vor Nordamerika, Japan oder China. Schwimmende Fundamente könnten auch dort eingesetzt werden.

Zwar gibt es bereits schwimmende Windräder, wie etwa die seit 2009 vor der norwegischen Küste arbeitende Testanlage Hywind an deren Entstehen Stiesdal beteiligt war. Und der norwegische Energieversorger Statoil baut gerade den weltweit ersten schwimmenden Windpark auf: Vor Schottlands Küste sollen sich bald fünf Anlagen drehen.

Doch der Aufwand dafür gleicht einer Mondlandung: Die sechs Megawatt starken Windräder zählen zu den größten der Welt. Ihre drei Rotorblätter malen einen Kreis mit einem Durchmesser von 154 Metern in den Himmel – fast das Doppelte der Spannweite eines A380.

Getragen werden die 360 Tonnen schweren Turbinen von sogenannten Spar-Bojen, die dem Schwimmer einer Angel ähneln. Allerdings sind sie aus Stahl und viel größer: 258 Meter lang, 14 Meter breit, 2000 Tonnen schwer. Am Grund angekettet, treiben die Anlagen aufrecht im Meer, wobei 80 Meter der Röhre untertauchen.

Seit 2009 dreht sich ein schwimmendes Testwindrad vor der Küste Südnorwegens. Henrik Stiesdal war am Entstehen der Anlage beteiligt. Sein neues Konzept unterscheidet sich allerdings grundlegend davon.

Die Lösung

Für Stiesdal steht dieser Aufwand in keinem Verhältnis. Die Technik sei zwar seit Jahrzehnten in der Öl- und Gasindustrie erfolgreich im Einsatz, doch gerade diese Industrie sei das vollkommen falsche Vorbild. Mit Öl und Gas verdiene man viel Geld, mit Windkraft nicht. „Windkraft muss billig sein”, sagt Stiesdal. Er will den Bau solcher Schwimmer radikal vereinfachen – weg von Speziallösungen, hin zu standardisierten, industrialisierten und automatisierten Abläufen.

Und so sieht seine Alternative aus: Es ist ein Tetraeder, eine Pyramide aus vier gleich großen Dreiecken, gebaut aus zylindrischen Stahlröhren. Stiesdal setzt auf eine Art Baukastentechnik: Man verwendet Standardteile, keines größer als sechs Meter im Durchmesser, keines länger als 50 Meter. Diese Dimensionen erleichterten Montage und Herstellung ungemein, sagt er.

Während andere Hersteller kompliziert geformten Stahlteile zusammenschweißen, setzt er auf gusseiserne Verbindungsstücke, die gesteckt und verschraubt werden. „Schweißen ist schon teuer”, gibt ihm Stephan Barth vom Forschungsverbund ForWind recht. Stiesdal lehnt sein Konzept an den Bau von Windradtürmen an Land an: „Das hat sich bewährt. Seit Jahrzehnten werden Onshore-Windräder so gebaut und gehören zu den effizientesten Serienbauwerken, die der Mensch je zustande gebracht hat.”

Unkonventionell ist die Methode, die die Pyramide über Wasser hält: mit Auftriebskörpern aus glasfaserverstärktem Kunststoff, die an den Ecken befestigt werden. Es sind keine Sonderbauteile wie bei all den anderen Schwimmern, man könne sie standardmäßig kaufen, sagt der Erfinder. Und während Bojen mit den Wellen tanzen, liegt sein Schwimmer stabil in der See: Dicke, am Meeresgrund verankerte Stahlseile ziehen ihn unter Wasser. So ergeben sich zwei entgegengesetzt wirkende Kräfte. Sie verhindern, dass die Anlage zu stark schaukelt.

Offshore-Windparks stehen wie hier in England meist in Küstennähe, wo das Wasser eher flach ist. Bei einer Tiefe von 50 Metern ist bislang Schluss. Stiesdals schwimmenden Anlagen könnten dagegen weit draußen gebaut werden.

Den Beweis, dass sein Konzept funktioniert, ist Stiesdal noch schuldig. So sei etwa das Verankern am Meeresgrund aufwendig, sagt Po-Wen Cheng, Professor für Windkraft an der Universität Stuttgart. Zudem berge die Variante Risiken: „Wenn die Verankerung versagt und keine Reserve im System vorhanden ist, wird die gesamte Anlage instabil.” Stephan Barth ist bei aller Begeisterung für das Konzept zudem nicht überzeugt, dass das Gebilde so filigran bleibt, wie es die Zeichnungen versprechen.

Für Stiesdal sind das lösbare Details. Er belässt es indes nicht bei der Konstruktion des Schwimmers. Sein Konzept soll die gesamte Logistikkette vereinfachen: Die Schwimmer werden direkt im Hafen gebaut. Anschließend werden sie zu Wasser gelassen und die Turbine installiert. Schließlich werden die Schwimmwindräder von gewöhnlichen Schleppern aufs Meer gezogen und angeschlossen. „Eine pfiffige Idee”, meint Barth.

Der Erfinder legt zudem seine Konstruktionspläne offen – jeder darf sie gratis kopieren und weiterentwickeln. „So etwas gab es in der patentverseuchten Windkraft noch nie. Bislang wird alles geschützt und geheim gehalten”, sagt Branchenkenner Lührs. Stiesdal begründet sein Vorgehen so: „Hätte ich die Idee an eine Firma verkauft, bliebe sie klein. So kann es etwas ganz Großes werden.”

Das Potenzial

Die schwimmenden Pyramiden sollen den Windkraft-Strompreis auf fünf Cent je Kilowattstunde drücken. Windstrom wäre dann billiger als fossil erzeugter. Noch kostet Strom von Schwimmwindrädern rund 20 Cent je Kilowattstunde. „Fünf Cent – das ist eine mutige Aussage”, kommentiert Stephan Barth.

Einig ist sich die Fachwelt, dass Windkraft enormes Potenzial hat. Bislang deckt sie an Land und auf See zusammen zwar nur vier Prozent des globalen Strombedarfs. Doch 2050 könnten es schon 30 Prozent sein. Um dieses Potenzial zu entfalten, muss sich die Branche verändern. Windräder an Land sind zwar technisch weitgehend ausgereift, doch ihre Stromausbeute ist eher gering. Auf See erzielen die Turbinen viel höhere Erträge. Die Rede ist von Faktor zwei bis drei. Das spricht für Offshore-Windkraft. Die ist zwar bereits auf dem Vormarsch, doch weltweit sind bislang gerade mal 12,7 Gigawatt installiert. Es gibt Wasserkraftwerke in China und Brasilien, die allein mehr Energie liefern. Schwimmenden Windräder würden das Potenzial der Offshore-Windkraft vervielfachen.

Laut Francisco Boshell, Analyst bei der Internationalen Erneuerbaren Energien Agentur IRENA, haben sie das Zeug, die Windkraftindustrie vollkommen zu verändern: „Indem man in tiefere Gewässer vorstößt und größere Windressourcen erschließt, könnten schwimmende Windräder eine signifikante Expansion der Windkraft erlauben – und das konkurrenzfähig.”

Schwimmwindräder könnten gar einst die Menschheit vollkommen mit Strom versorgen. „Das Potenzial durch die vorhandene Meeresoberfläche”, sagt der Windkraft-Forscher John Olav Tande, „ist um ein Vielfaches größer als der globale Energiebedarf.”

Larissa Dieckhoff
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