Schwimmende Windkraftanlagen auf hoher See

Im europäis­chen Energie-Mix gehört Wind zu den wichtig­sten Quellen für erneuer­bare Energien. Doch der Aus­bau der land­seit­i­gen Winden­ergiean­la­gen stößt an seine Gren­zen. Nur noch wenige Stan­dorte sind ver­füg­bar. Immer wichtiger wer­den daher die Off­shore-Win­dan­la­gen. Ins­beson­dere schwimm­fähige Wind­parks, die die riesi­gen Win­dres­sourcen weit draußen auf dem Meer in tief­er­en Gewässern ern­ten kön­nen, rück­en daher in den Fokus, um das weit­ere Wach­s­tum der Branche gewährleis­ten zu kön­nen. Doch die Tech­nolo­gie ist noch nicht aus­gereift. Mit vier Mil­lio­nen Euro fördert die EU nun das Hori­zon 2020-Pro­jekt „FLOATECH“ über drei Jahre.
Ziel ist es, mit der gebün­del­ten Kom­pe­tenz von neun europäis­chen Forschungs- und Indus­triepart­nern die umweltscho­nende Tech­nolo­gie dieser Anla­gen zur Reife zu brin­gen sowie die Kosten­ef­fizienz zu steigern. Koor­diniert wird das Pro­jekt vom Fachge­bi­et für Exper­i­mentelle Strö­mungsmechanik der TU Berlin.

„Die Nutzung der Winden­ergie ist von entschei­den­der Bedeu­tung für viele der näch­sten umwelt- und energiepoli­tis­chen Ziele. Europa ist in dieser Tech­nolo­gie führend und hat seinen Winden­ergiesek­tor zu einem wichti­gen Wirtschaft­szweig mit Hun­dert­tausenden von Arbeit­splätzen entwickelt.“
—  Dr.-Ing. Chris­t­ian Navid Nay­eri, Pro­jek­tleit­er an der TU Berlin

Aerodynamisches Design und intelligente Steuerung im Wellengang

Um das Design der Anla­gen opti­mieren zu kön­nen und damit die Wirtschaftlichkeit der Tur­binen zu erhöhen, wird zunächst das indus­tri­etaugliche Ausle­gungswerkzeug „QBlade-Ocean“ entwick­elt und exper­i­mentell vali­diert. Es simuliert die kom­plex­en Wech­sel­wirkun­gen zwis­chen Aero­dy­namik, Hydro­dy­namik, Mechanik und Regelung von schwim­menden Off­shore-Wind­tur­binen mit bish­er ein­ma­liger Effizienz und Genauigkeit.
Ein zweites Ziel ist die Entwick­lung inno­v­a­tiv­er Regelungsmeth­o­d­en, um Wellen und Plat­tform­be­we­gun­gen opti­mal auszunutzen („Active Wave-based Feed-For­ward Con­trol“ und „Active Wake Mix­ing“). Das soll zu ein­er Ver­ringerung des Nach­lauf­ef­fek­ts führen, dem tur­bu­len­ten Wind­schweif im Wind­schat­ten der Flügel, und damit zu ein­er Net­tosteigerung der jährlichen Energiepro­duk­tion von schwim­menden Windparks.

Keine Pfähle im Meeresboden – Schutz der Wildtiere

Prof­i­tieren wer­den auch Umwelt und Bio­di­ver­sität von der angestrebten Designop­ti­mierung. Es wird weniger Mate­r­i­al- und Platz ver­braucht und es entste­ht kein Lärm, da keine Pfäh­le im Meeres­bo­den ver­ankert wer­den müssen, der Leben­sraum von Wildtieren wird geschützt.
„Ich erwarte, dass FLOATECH durch die Schaf­fung ein­er tief­er­en Wis­sens­ba­sis zum Fortschritt der schwim­menden Off­shore-Winden­ergi­etech­nolo­gie beitra­gen wird“, so Chris­t­ian Nay­eri. „Im Rah­men des Pro­jek­ts wer­den außer­dem viele Ingenieur*innen mit mod­ern­ster Float­ing-Wind-Exper­tise aus­ge­bildet. Durch die Ein­bindung rel­e­van­ter Stake­hold­er kön­nen die Ergeb­nisse des Pro­jek­ts anschließend direkt in den Markt einge­speist wer­den. Alles in allem ist das Pro­jekt eine große Chance, die führende Posi­tion der europäis­chen Winden­ergi­etech­nolo­gie zu stärken und die TU Berlin als Kom­pe­ten­zträger auf diesem Gebi­et weit­er zu etablieren.“