Floating Wind Farms - Weiterentwicklung der Offshore Windkraft

Eine Präsentation von Philipp PfeffermannIngenieurhydrologie I Kolloquium SoSe 2013

Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch

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Gliederung

1. Ausgangslage der Offshore Windkraft Standorte Gründung

2. Floating Wind Turbines Konzepte Vor- und Nachteile

3. Pilot- und Testanlagen Hywind WindFloat

4. Ausblick5. Zusammenfassung6. Quellen

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1. Ausgangslage der Offshore Windkraft–Standorte

Herkömmliche Offshore anlagen: Nur bis 50m Tiefe

ausgelegt Verwendete Konzepte

stoßen schnell an wirtschaftliche Grenzen

Standorte stark beschränkt!

Konzentration in südlicher Nordsee

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1. Ausgangslage der Offshore Windkraft –Standorte

Potentielle Standorte:

Etwa 75 % des weltweiten Offshore-Potentials befindet sich bei Wassertiefen > 30 m.

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1. Ausgangslage der Offshore Windkraft –Gründung

Konzepte in EntwicklungsphaseHerkömmliche Konzepte

Übersicht der Offshore Gründung:

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1. Ausgangslage der Offshore Windkraft –Gründung

Konstruktion herkömmlicher Konzepte: kostspielig zeitaufwändig Wetterabhängig umweltbelastend

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2. Floating Wind Farms - Konzepte

Konstruktion schwimmenderKonzepte:

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2. Floating Wind Farms - Konzepte

1. Spar-Buoy - „Tanzender Turm“

Konstruktion:• Langer hohler Stahlzylinder mit

Ballasttank am Tiefpunkt• Mit Muringen am Grund befestigt

Vorteil: • materialsparend• sehr große Tiefen realisierbar, bis

700m Nachteil:

• bei Sturm, kann sich Anlage bis zu 20m auf- und ab bewegen

• Setzt bestimmte Wassertiefe voraus Installation im Wasser

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2. Floating Wind Farms - Konzepte

2. Tension Leg Plattform – „TLP“ Konstruktion:

• Stahlkonstruktion mit Auftriebskörpern• Vertikale & Diagonale Verspannung mit

Meeresboden, „starres System“• „Schwebende Plattform“

Vorteil: • Komplette Herstellung im Hafen Witterungsunabhängige Produktion

• wartungsfreundlich Nachteil:

• Begrenzte Tiefe: 50-200m

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2. Floating Wind Farms - Konzepte

3. Semi-Sub – „Halbtaucher“ Konstruktion:

• mehrere verbundene Schwimmkörper• Verankert am Meeresboden

Vorteil: • Komplette Herstellung im Hafen• Serientauglich

Nachteil: • Hohe Materialkosten für

Schwimmkörper• Begrenzte Tiefe: 50-200m

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2. Floating Wind Farms - Vorteile

Höheres Seewindpotential Sehr großes Standortpotential Geringeres Konfliktpotential Kombinationsmöglichkeiten Serienfertigung Logistik, Transport

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2. Floating Wind Farms - Nachteile

Verbraucherferne Energieerzeugung Aufwändige Konstruktion Wartungsarbeiten stark wetterabhängig deutlich höhere Anlagenbelastungen Umweltauswirkung auf Meeresflora & -fauna

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3. Pilot- & Testanlagen - Projekt Hywind

Daten: Turbinenleistung: 2,3MW Turbinenhöhe: 65m Rotordurchmesser: 82m Unterteil 100m unter

Wasser, mit 3 Tauen befestigt

Ballasttank : 3000t Wassertiefe: 200m Inbetriebnahme: 2009 Entwickler: Statoil Hydro

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3. Pilot- & Testanlagen - Projekt Hywind

1. Herstellung: 2. Transport:

3. Montage: 4. Abschleppen:

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3. Pilot- & Testanlagen - WindFloat

Daten: Turbinenleistung: 2 MW Rotordurchmesser: 40m Turbinenhöhe: 77m Wassertiefe: 45m Inbetriebnahme: 2011 Ort: Portugal Entwickler: Principle

Power

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3. Pilot- & Testanlagen - WindFloat

Technik & Besonderheiten:

aktives Ausgleichssystem im Inneren

bis zu 100 Tonnen Wasser werden hin und her gepumpt

Nachteil, Teil der Energie geht verloren

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4. Ausblick - MehrfachanlagenHexicon

Aufbau:• Hexagon als

Ballastsystem• Durchmesser: 480m• Lager auf Drehkopf,

Ausrichtung zu Wind• Auf Kontenpunkten

sind WKA montiert (insg. > 50 MW)

• Wellenkraftwerke (15MW) in Verbindungselementen

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5. Zusammenfassung

In dem Bereich steckt viel Potential (s. energetisches Potential und große Standortauswahl)

Sich schnell entwickelnder Forschungsbereich, da Erfahrungen von Offshore Erdöl- & Erdgasindustrie + Offshore Windkraft genutzt werden

Man muss abwarten, wie Pilotprojekte abschneiden, und inwieweit diese sinnvolle Daten liefern

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Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

Noch Fragen???

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6. Quellen

• EWEA: „The European offshore wind industry - key trends and statistics”, Broschüre 2012

• http://www.offshore-windenergie.net/• http://www.erneuerbare-energien.de• http://tu-freiberg.de• http://offshorewind.net/Other_Pages/Turbine-Foundations.html#future• http://www.cleanenergy-project.de/erneuerbare-energien/windenergie/

item/5006-schwimmende-windkraftanlagen• http://www.statoil.com/en/technologyinnovation/newenergy/

renewablepowerproduction/offshore/hywindhttp://www.ewea.org/• http://www.principlepowerinc.com/products/windfloat.html• http://www.wikipedia.org