Schwimmende Offshore-Windturbinen auf dem Vormarsch in den USA

Eine zweite Phase der Entwicklung von Offshore-Windturbinen steht in den USA bevor, beginnend in Maine, einem Bundesstaat, der seine Energiezukunft auf einer neuen Art von Windturbine aufbauen will. Es handelt sich dabei um eine Anlage, die in tieferen Gewässern schwimmen kann und die möglicherweise billiger gebaut werden kann als die bestehenden Windturbinen, die entlang der Ostküste der USA gebaut werden oder geplant sind.

Einer der Hauptnutznießer der so genannten „Floater“ – Turbinen, die in Gewässern, die tiefer als 160 Fuß sind, an Ankerleinen befestigt werden – wird wahrscheinlich die Westküste der USA sein.Die Westküste der USA, wo Kalifornien und Hawaii Windparks planen und Oregon und Washington voraussichtlich folgen werden.

„Dies wird eine globale Industrie sein“, prophezeit Walter Musial, der führende Experte für Offshore-Windkraft am National Renewable Energy Laboratory. Derzeit steckt das Geschäft noch in den Kinderschuhen, aber er wies darauf hin, dass 80 % der weltweiten Offshore-Gewässer, die sich für Windturbinen in der Nähe größerer Bevölkerungszentren eignen, tief sind.

Die meisten Offshore-Turbinen, die in Europa gebaut werden und gerade entlang der Ostküste entstehen, werden in flacheren Gewässern auf festen Fundamenten installiert, deren Bau in tieferen Gewässern zu teuer sein könnte. Aber Floater, die den zusätzlichen kostensparenden Vorteil haben, dass sie in nahe gelegenen Häfen montiert und dann aufs Meer hinausgeschleppt werden, werden nach Musials Prognose bis 2024 mit ihnen „fast oder ganz wettbewerbsfähig“ sein.

Floater werden wahrscheinlich dem Geschäft mit den erneuerbaren Energien, das sich bereits zu einem großen, kapitalintensiven Geschäft entwickelt hat, einen großen Schub verleihen. Nach einer Schätzung der Universität von Delaware belaufen sich die Kapitalkosten für die bestehenden Offshore-Turbinen mit festem Boden in sieben Ostküstenstaaten auf 70 Mrd. Dollar, und sie würden 18.6 Gigawatt Strom – das Äquivalent von 18 durchschnittlich großen Kernkraftwerken – zwischen 2020 und 2030 erzeugen (Climatewire, 30. Juli).

Im Gegensatz zu den Festlandturbinen, die heute von europäischen Unternehmen dominiert werden, wurde bei den Floatern Pionierarbeit von US-Innovatoren geleistet, darunter ein Forscherteam der University of Maine. Sie machten sich 2009 an die Arbeit, um eine Energiequelle zu finden, die den Bundesstaat vor einer drohenden Wirtschaftskrise bewahren könnte, da der Preis für Heizöl auf vier Dollar pro Gallone gestiegen war.

Wenn das so bliebe, bemerkte Habib Dagher, geschäftsführender Direktor des Zentrums für fortschrittliche Strukturen und Verbundwerkstoffe der Universität von Maine, würde das eine jährliche Heizungsrechnung von 10 000 Dollar bedeuten, die Familien und Gemeinden im Norden von Maine während der kalten Winter in die Armut treiben würde. „Das war nicht tragbar und eine große Krise für den Staat“, erinnerte er sich in einem Interview.

So machte sich das Team an einen Plan für eine mögliche Lösung: Daghers Traum von einer Turbine, die auf einem Sockel aus hohlen, eimerartigen Betonschwimmkörpern steht.

Mit der Unterstützung der Legislative von Maine, der eine Stimme zur einstimmigen Genehmigung fehlte, und mit finanzieller Hilfe des US-Energieministeriums errichtete das Team eine Modell-Windturbine, die nur ein Achtel so groß war wie eine herkömmliche Turbine, und setzte sie auf einen Schwimmkörper. Dann ließ das Team sie von einem Schlepper zu einem Offshore-Standort ziehen.

Sie war klein, aber stark genug, um starken Winden und krachenden Wellen standzuhalten, und ging 2013 als erste schwimmfähige Windturbine, die Strom in das US-Stromnetz einspeiste, in die Geschichte ein.

Auf dem Papier sah das beeindruckend aus, denn das Offshore-Windpotenzial in Maine ist 36-mal größer als der gesamte Strombedarf des Bundesstaates. In den folgenden Jahren passierte nicht viel, aber vor kurzem schlossen sich zwei ernstzunehmende Branchenakteure in Maine zu einer 100-Millionen-Dollar-Partnerschaft zusammen, um eine schwimmende Turbine in voller Größe in der Nähe des Standorts zu bauen.

Es handelt sich um Diamond Offshore Wind, eine Tochtergesellschaft der japanischen Mitsubishi Corp. und RWE Renewables, eine Tochtergesellschaft eines großen deutschen Stromversorgers und das zweitgrößte Offshore-Windunternehmen der Welt. Maine hat auch begonnen, sich mit dem US-Innenministerium, Massachusetts und New Hampshire zu treffen, um die Möglichkeit anderer Offshore-Standorte zu erkunden, die den oberen Teil Neuenglands mit sauberer Energie versorgen könnten.

Das, was als Daghers Traum begann, hat sich nun zu einem größeren entwickelt: „Die Stärke der Wirtschaft von Maine, die Erhaltung unserer natürlichen Ressourcen, die langfristige Gesundheit und das Wohlergehen unserer Gemeinden und künftiger Generationen hängen zu einem großen Teil davon ab, dass wir auf saubere Energie umsteigen und die Bedrohung durch den Klimawandel angehen“, sagte die Gouverneurin von Maine, Janet Mills (D), in ihrer Rede. Janet Mills (D) bei der Ankündigung der RWE-Mitsubishi-Partnerschaft.

Die US-Pionierin an der Westküste ist Alla Weinstein, heute CEO eines Unternehmens namens Castle Wind, das den Bau eines schwimmenden Windparks mit bis zu 100 Turbinen vor der Küste der Morro Bay in Mittelkalifornien plant. Als Weinstein, eine Einwanderin aus Russland, die 1974 mit geringen Englischkenntnissen und einem halb abgeschlossenen Hochschulstudium nach Kalifornien kam, die Idee 2008 zum ersten Mal vorstellte, war die Reaktion nicht gerade überwältigend.

„Schwimmender Offshore-Wind?“, fragten sie. „Kommen Sie in 15 Jahren wieder“, erinnerte sich Weinstein in einem Interview. „Zwei Jahre später hatten wir ein Demonstrationsprojekt.“

Während Dagher den Bundesstaat Maine hinter sich hatte, fand Weinstein in Kalifornien nur laue Unterstützung. Aber sie fand zwei Investoren, die bereit waren, ein Demonstrationsprojekt zu finanzieren, eine Windturbine in voller Größe auf einer schwimmenden Plattform, die vor der Küste Portugals errichtet werden sollte. Sie begann 2011 mit der Stromerzeugung.

Die Demonstration half Weinsteins erstem Unternehmen, Principle Power Inc. beim Bau von zwei weiteren schwimmenden Anlagen in Portugal und einer weiteren vor der Küste Schottlands. Und Weinstein wurde zur ersten Präsidentin eines neuen Handelsverbands, der European Ocean Energy Association, gewählt, wo neue Kontakte ihr halfen, ihr nächstes Ziel zu erreichen, nämlich den Bau von Offshore-Windkraftanlagen in den tiefen Gewässern Kaliforniens voranzutreiben.

2015 verließ sie Principle Power und gründete später Castle Wind, ein Joint Venture mit EnBW North America, einer Tochtergesellschaft eines der größten deutschen Energieunternehmen, das zu den Weltmarktführern im Bereich Offshore-Windkraft zählt. Ihr unaufgeforderter Vorschlag, einen schwimmenden Windpark 30 Meilen vor der kalifornischen Küste zu errichten, hat das Interesse von 13 anderen potenziellen Bietern geweckt, die wahrscheinlich an einer bundesstaatlichen Auktion für den Pachtstandort Anfang nächsten Jahres teilnehmen werden.

Kalifornien bietet einen der größten Märkte für erneuerbare Energien in den USA. Das Land hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2025 50 % und bis 2045 100 % erneuerbare Energien einzusetzen. Derzeit werden Vorschläge für einen zweiten schwimmenden Windpark vor der Küste von Humboldt County, 270 Meilen nördlich von San Francisco, geprüft.

Weinsteins altes Unternehmen, Principle Power mit Sitz in Emeryville, Kalifornien, gehört zu den Unternehmen, die hoffen, Turbinenstandorte an ihr neues Unternehmen und andere zu verkaufen, die sich um die Pachtverträge in Kalifornien bewerben. „Alla ist eine großartige Kundin von uns, und wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit ihr“, sagte João Metelo, ihr Nachfolger als CEO von Principle Power.

Im Gegensatz zu anderen Offshore-Windturbinentechnologien, die hauptsächlich in Europa entwickelt wurden, wurden die patentierten „WindFloat“-Sockel von Principle Power in Berkeley, Kalifornien, erfunden. Sie arbeiten mit einem System, das Wasser an jeden der drei schwimmenden Ballaste der Turbine verteilt, um die sich drehende Turbine unabhängig von der Neigung und dem Rollen des Ozeans aufrecht zu halten.

Die Technologie ist zu Windparks in den Gewässern vor Portugal, Schottland und Frankreich herangereift, und Metelo erwartet nun, dass die weltweit größten Projekte in den tieferen Gewässern vor der Westküste und Hawaii entstehen werden. „Sie hat Großes für die Branche geleistet“, sagte Metelo und bezog sich dabei auf Weinstein.

Offshore-Windkraft, selbst in tieferen, abgelegeneren Gewässern vor Kalifornien, ist nichts für schwache Nerven. Fischereiverbände haben in Kalifornien Einwände erhoben. Ebenso das US-Verteidigungsministerium, das sich Sorgen um Offshore-Pilotenübungsplätze und die Beeinträchtigung von Radaranlagen durch die sich drehenden Turbinen macht.

Weinstein, die ihren Abschluss in Elektrotechnik am Stevens Institute of Technology in Hoboken, N.J., gemacht hat, und dann mehrere Jahre als Luftfahrtingenieurin arbeitete, entschied, dass eine Karriere als Unternehmerin im Bereich der erneuerbaren Energien das Risiko wert war.

„Es ist eher so, dass man irgendwie spürt, was man tun will, und wenn es vor einem steht, fühlt man sich richtig. Solange man keine Angst davor hat, etwas zu tun, wofür man kein Handbuch hat, passieren diese Dinge“, erklärte sie in einem Interview.

Auch wenn Floater derzeit teurer sind als Windturbinen mit festem Fundament im Meer, glaubt Musial vom NREL, dass sie ein großes wirtschaftliches Hindernis im Offshore-Windgeschäft beseitigen werden, weil die Windturbinen immer größer werden und ein US-Gesetz namens Jones Act sehr große und sehr teure Schiffe erfordert, um sie auf See zu installieren.

Die schwimmenden Anlagen hingegen können in lokalen Häfen zusammengebaut, zur Installation aufs Meer geschleppt und bei Bedarf sogar für größere Reparaturen zurück in den Hafen geschleppt werden, erklärte er, was die Arbeitskosten senkt.

Eine dritte Stufe der Offshore-Energie entwickelt sich derzeit in Europa, die sowohl für feste als auch für schwimmende Windkraftanlagen gilt. Da die Nachfrage nach erneuerbaren Energien gestiegen ist, haben die Unternehmen begonnen, über Möglichkeiten nachzudenken, die Überlastung der Stromleitungen zu verringern, indem sie überschüssige Energie auf See erzeugen und speichern. Eine Möglichkeit besteht darin, durch Elektrolyse Wasserstoff aus dem Meerwasser zu spalten und ihn in Unterwasserblasen in der Nähe von Windparks zu speichern.

Deutschland hat mit Experimenten begonnen. Die niederländische Regierung kündigte kürzlich „Crosswind“ an, einen nicht subventionierten Offshore-Windpark, der vom Ölkonzern Royal Dutch Shell PLC und dem örtlichen Energieversorger Eneco gebaut wird. Er wird verschiedene Möglichkeiten zur Erzeugung und Speicherung überschüssiger Offshore-Energie testen, darunter schwimmende Solaranlagen, temporäre Batteriespeicher und ein Elektrolyseur.

In einem Schreiben des Wirtschaftsministers an das niederländische Parlament mit dem Titel „Offshore-Windenergie-Roadmap 2030“ wird erklärt, dass der so genannte grüne Wasserstoff verhindern könnte, dass der Preis für auf See erzeugten Strom zu niedrig wird, um weitere Offshore-Investitionen zu fördern. Dies würde durch die Herstellung von mehr Wasserstoff auf See und dessen Verschiffung an Land für eine Vielzahl von Zwecken erreicht werden. Dazu gehört die Versorgung mit Wasserstoff für Elektroautos mit Brennstoffzellen und für die Beheizung von Gebäuden, wenn die Niederlande ihren geplanten Ausstieg aus fossilen Brennstoffen fortsetzen.

Trotz der Ambitionen verschiedener Bundesstaaten im Bereich der erneuerbaren Energien sind die USA noch nicht so weit, wie Musial betont. „Aber meine Kristallkugel sagt, dass wir uns in 10 Jahren Gedanken über grünen Wasserstoff machen werden. Im Moment ist es vielleicht noch etwas früh.“

Abgedruckt von Climatewire mit Genehmigung von E&E News. E&E berichtet täglich über die wichtigsten Energie- und Umweltnachrichten unter www.eenews.net.