Mitten im Wind

In Deutschland stehen die Betreiber von Windkraftanlagen auf hoher See in den Startlöchern. Im Fraunhofer-Center für Windenergie und Meerestechnik CWMT in Bremerhaven bieten Wissenschaftler Know-how für Planung, Bau und Wartung.

In Horns Rev steht seit dem Sommer 2002 der derzeit größte Offshore-Windpark der Welt. Stahlnägel mit einem Durchmesser von vier Metern, 25 Meter tief in den Meeresboden gerammt, verankern die stählernen Riesen mit dem Untergrund. Die Anlage deckt fast zwei Prozent des dänischen Gesamtstromverbrauchs, denn Windräder auf hoher See haben eine etwa 50 Prozent höhere Energieausbeute als ihre Kollegen auf dem Land.

Durch die Umstrukturierung der Energieversorgung – weg von fossilen Brennstoffen – und die Klimaschutzdiskussion erlebt die Windenergie in den vergangenen Jahren auch in Deutschland einen enormen Aufschwung. Das Bundesministerium für Umwelt BMU geht davon aus, dass bis zum Jahr 2030 etwa 15 Prozent des deutschen Strombedarfs durch Anlagen vor den Küsten gedeckt werden könnten.

Das Center für Windenergie und Meerestechnik CWMT ist eine Kooperation der Fraunhofer-Institute für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen und dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF. Die Forscher bündeln ihre Kompetenzen für die Windenergienutzung und die Meerestechnik, in enger Kooperation mit der Wind- und Offshore-Industrie. Im CWMT werden Materialien, Oberflächen, Verbindungen, Fertigungstechniken sowie die Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit von Anlagen untersucht. Insgesamt stehen in Bremerhaven, Bremen und Darmstadt 360 Mitarbeiter sowie eine Infrastruktur mit Prüffeldern, Laboren und Analytik auf mehr als 20 000 qm Fläche zur Verfügung. Das Angebot reicht von der Grundlagenforschung bis zur Markteinführung von Produkten. Zum Beispiel werden das Design von Offshore-Bauwerken bezüglich Gewicht, Fertigungskosten und technischer Verfügbarkeit optimiert und Verfahren zum Nachweis der Lebensdauer von Rotorblättern entwickelt. Die Stadt Bremerhaven und das Land Bremen unterstützen die erste Aufbauphase des Zentrums mit dreieinhalb Millionen Euro.

»Wir wollen mit unserem Forschungs-, Entwicklungs- und Prüfzentrum für Windenergieanlagen dazu beitragen, dass die Lebensdauer der gesamten Konstruktion mit allen Komponenten über einen Zeitraum von 20 Jahren gesichert ist. Das geht nur über den Nachweis der technischen Zuverlässigkeit im Rechner und experimentelle Prüfungen«, erklärt der Leiter des CWMT, Hans-Gerd Busmann. » Reparatur und Wartung der Kolosse – sind diese erst einmal auf hoher See verankert – ist aufwändig und teuer«.

Im Kompetenzzentrum Gründungen und maritime Strukturen testen die Bremer und Darmstädter Fraunhofer-Forscher die Prototypen der Anlagen im großtechnischen Experimentier- und Prüffeld und entwickeln numerische Methoden zur Simulation der Offschore-Windenergieanlagen. Die Wissenschaftler erarbeiten im Kompetenzzenrum Rotorblatt hochmoderne statische und dynamische Prüf- und Testverfahren für Rotorblätter der aktuellen und nächsten Anlagengeneration.