Warum Windräder vor der Küste so sinnvoll sind

Besonders gute Windbedingungen herrschen auf dem Meer. In Gebieten vor der Küste (englisch: offshore) weht der Wind stetiger und die Windgeschwindigkeiten sind deutlich höher als auf dem Festland. Aus diesem Grund können Offshore-Windräder im Verhältnis doppelt so viel Strom wie vergleichbare Anlagen an Land produzieren. Und Windparks auf dem Meer erzeugen deutlich mehr als 90 Prozent des Jahres klimafreundlich Strom. Windkraftanlagen auf hoher See bieten somit eine hohe Verlässlichkeit und leisten damit einen bedeutenden Beitrag für die Energiewende.

Welche Staaten auf Offshore-Windenergie setzen

Offshore-Windenergieanlagen sind noch eine relativ junge Technologie: So ging zum Beispiel erst im Jahr 2000 der erste britische Windpark, Blyth Offshore, ans Netz, 2010 mit Alpha Ventus der erste deutsche. Daher sind bisher in nur wenigen Länder große kommerziell betriebene Windparks vor der Küste im Einsatz. In Europa sind das Großbritannien – der größte Offshore-Markt weltweit –, Deutschland, die Niederlande, Belgien, Dänemark und Schweden. Außerhalb Europas verfügen lediglich die Volksrepublik China und der Inselstaat Taiwan mit zwei kommerziellen Windparks über nennenswerte Offshore-Kapazitäten. Dank eines massiven Zubaus in den vergangen fünf Jahren ist die Volksrepublik China mittlerweile zum zweitgrößten Offshore-Markt aufgestiegen.

Wo die Offshore-Windenergie in Zukunft wichtig wird

In Zukunft wird die Offshore-Windkraft weltweit weiter stark wachsen und in vielen Ländern einen wichtigen Beitrag zu Stromversorgung liefern: So existieren in den USA, Südkorea, Japan sowie in vielen europäischen Ländern wie Polen, Spanien und Frankreich Pläne für Offshore-Windparks bzw. werden diese bereits gebaut. Allein in der EU soll die Offshore-Windenergiekapazität von derzeit 12 Gigawatt (GW) bis 2030 auf mindestens 60 GW ausgebaut werden – sie soll sich also innerhalb eines Jahrzehnts mehr als verfünffachen.

Warum Windturbinen immer größer und leistungsstärker werden

Die erste Offshore-Windturbine hatte einer Leistung von 450 Kilowatt oder 0,45 Megawatt (MW) – sie gehörte zum ersten Windpark der Welt, Vindeby vor der dänischen Küste, der 1991 in Betrieb ging und aus elf Windrädern bestand. Rund 30 Jahre später verfügt eine einzelne Turbine, wie sie zum Beispiel im RWE-Windpark Triton Knoll installiert wurden, über eine Kapazität von 9,5 MW und damit mehr als der ganze Windpark – die Leistung hat sich also mehr als verzwanzigfacht. Das ist möglich, weil die Anlagen immer größer und effizienter werden. So lag der Rotordurchmesser der ersten Offshore-Windturbine bei 35 Metern und die Gesamthöhe bei etwas über 50 Meter. Die aktuelle Generation kommt auf einen Rotordurchmesser von mehr 164 Metern und eine Gesamthöhe von rund 200 Metern. Und damit ist noch lange nicht Schluss. Neue Prototypen erreichen eine Leistung von 15 MW und haben einen Rotordurchmesser von mehr als 220 Metern. Zum Vergleich: Der Pariser Eiffelturm ist 300 Meter hoch.

Innovationen eröffnen neue Nutzungsmöglichkeiten

Zukunftstechnologien aus dem Bereich Erneuerbare Energien werden aktuell in hohem Tempo immer weiterentwickelt und verbessert – auch im Bereich Offshore-Windkraft. Das führt nicht nur dazu, dass die Anlagen immer kosteneffizienter werden, sondern ermöglicht den Einsatz auch in Regionen, in denen bisher wegen schwieriger Standortbedingungen noch keine Windräder aufgestellt wurden.

Floating Offshore

Windräder mit festen Fundamenten lassen sich nur in Tiefen bis zu 60 Metern wirtschaftlich betreiben. Doch viele Küsten, zum Beispiel in Asien und Amerika, fallen schnell ab. Unternehmen wie RWE erproben daher Anlagen mit schwimmenden Fundamenten, die mit Ankerketten und -leinen im Meeresboden befestigt sind. Sogenannte Floating-Offshore-Windkraftanlagen können in Zukunft neue Areale für Windenergie nutzbar machen.

Fortschritte bei  Installation und Wartung

Neben der Floating Technology arbeiten Projektentwickler und Wissenschaftler an anderen technischen Innovationen, um die Windenergie auf hoher See noch effizienter und noch umweltfreundlicher zu machen. So nutzt RWE eine neue Installationsmethode für Offshore-Fundamente, bei der deutlich weniger Schall entsteht.  Zu anderen spannenden Innovationen zählen eine neue Generation von schwimmenden Kranschiffen, ein automatisches Hubsystem oder autonome Überwachungsschiffe.

Effizienter Stromtransport

Damit der auf dem Meer erzeugte Strom zu den Verbrauchern transportiert werden kann, sind Offshore-Windparks mithilfe von Konverterplattformen mit dem jeweiligen Stromnetz verbunden. Diese Anschlussleitungen von Offshore-Windparks nutzen Netzbetreiber, um nationale Stromnetze miteinander zu verknüpfen. Mithilfe sogenannter Hybrid- oder Mehrzweck-Interkonnektoren soll die Windernte noch effizienter gestaltet werden.

Wasserstoff vom Meer

Noch klingt es nach Science-Fiction. Doch tatsächlich arbeiten Unternehmen daran, grünen Wasserstoff direkt auf dem Meer zu produzieren. Mithilfe des Stroms aus der Windturbine soll im Elektrolyseverfahren klimafreundlicher Wasserstoff hergestellt werden, der als entscheidenden Baustein gilt, die Dekarbonisierung der Industrie und des Verkehrs voranzubringen. Zwei interessante Projekt: Bis zu einer Million Tonnen Wasserstoff jährlich will die AquaVentus-Initiative durch Offshore-Wind-Elektrolyse bis zum Jahr 2035 in der deutschen Nordsee erzeugen. Zu diesem Zweck haben die RWE, Shell, Gasunie und Equinor eine Absichtserklärung zur Stärkung ihrer Zusammenarbeit in dem Projekt unterzeichnet. Außerdem plant Dänemark große Offshore-Windparks und künstliche Inseln zu errichten, auf denen die Elektrolyseanlagen stehen sollen.

Höheres Ausbautempo notwendig

Um die weltweiten Klimaziele zu erreichen, muss die Offshore-Windenergie deutlich ausgebaut werden – in diesem Punkt sind sich Experten einig. Im Vergleich zur Windenergie auf Land gibt es deutlich weniger Nutzungskonflikte und höhere Stromerträge.

Ausbau in Europa

Viele europäischen Länder haben daher ambitionierte Ziele zum Ausbau ihrer Offshore-Windkapazitäten bis 2030 verabschiedet. Beispielsweise planen Polen, die baltischen Staaten oder auch Frankreich den Bau von Windparks. Zum Teil werden diese aktuell schon gebaut. Innerhalb Europas hat sich Großbritannien wohl das ehrgeizigste Ziel gesetzt und lässt dafür bestehende Windparks erweitern.

Karte der europäischen Offshore-Windparks

Vor Europas Küsten produzieren mehr als 5.500 Windräder grünen Strom. Ende 2021 lag die Offshore-Kapazität bereits bei mehr als 26 GW. Und es werden immer mehr Windparks gebaut. Der europäische Verband WindEurope präsentiert alle europäischen Offshore-Projekte in einer interaktiven Karte. Diese zeigt sowohl die am Netz angeschlossenen als auch die noch im Bau befindlichen Windparks.

Ausbau in den USA

Während Europa ein Zentrum der Offshore-Windenergie bleiben wird, kommen weltweit neue dazu. So wollen die USA 30 GW Kapazität bis zum Jahr 2030 installieren. Ein überaus ehrgeiziger Plan, denn aktuell drehen sich nur wenige Windräder vor der US-Küste. Zusammen verfügen sie lediglich über eine Kapazität von 42 MW.

Ausbau in Asien

Die Volksrepublik China wird in Zukunft der weltgrößte Offshore-Markt werden. Und auch andere asiatische Staaten forcieren den Aufbau der Offshore-Windkraft im großen kommerziellen Maßstab. Japan will zehn GW Offshore-Kapazität bis 2030 errichten, Südkorea sieben GW und Taiwan 5,7 GW schon bis 2025.