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Foto: Ecoswing
Envision-Forschungsanlage.

Hightech für Windkraft

Bringt Zweiblattanlage zweistellige Kosteneinsparung? 

Zweiflügler hatten in der Vergangenheit schlechte Chancen am Markt, weil sie in der Landschaft unruhig wirken. Auf dem Meer hätten sie viele Vorteile. Wird sich die Technologie etablieren? 

Der chinesische Windturbinenhersteller Envision hat 2019 als Partner für das Projekt Ecoswing zusammen mit dem Fraunhofer IWES eine Zweiblattanlage mit 3,6 MW für sieben Monate am Netz getestet und dann wie geplant zurückgebaut. Sie soll die Vorhut für viel größere Offshore-Anlagen bilden. Auch Aerodyn setzt mit Nezzy² offshore auf eine schwimmende Doppelturbine mit je zwei Rotorblättern.

Vera Schorbach ist Professorin für Windenergie und virtuelle Produktentwicklung an der HAW – Hochschule für angewandte Wissenschaften Hamburg,  Fakultät Technik und Informatik / Maschinenbau und Produktion. Sie entwickelt das Design für eine Zweiblattanlage. Die zentrale Forschungsfrage lautet dabei erstens: Kann man Zweiblatt- und Dreiblattanlagen fair miteinander vergleichen und wie sieht ein solcher Vergleich aus? Und zweitens: Sind Zweiblattanlagen günstiger als Dreiflügler? Wir sprachen mit ihr über die Herausforderung der Einführung einer doch so andersartigen Technologie. 

Aerodyn verfolgt mit Nezzy die Zweiflüglertechnik weiter. Wie schätzen Sie diese Entwicklung ein?

Vera Schorbach: Das ist total spannend. Ming Yang hat tatsächlich wieder umgeswitcht von Zweiblatt auf Dreiblatt. Vor zwei Jahren habe ich einen Studierenden betreut, der seine Masterarbeit bei EnBW zum Thema Einsatz von Zweiblattanlagen im Offshore-Bereich aus Betreiberperspektive geschrieben hat. Er hat im Rahmen seiner Arbeit auch mit Banken und Versicherungen gesprochen. Man kann sich ja eigentlich fragen, warum es Offshore keine Zweiblattanlage gibt. Insbesondere dort kann ja die Zweiblattanlage ihre Vorteile am besten ausspielen. Der Studierende hat sehr viele Banker und Versicherer interviewt, wobei ihm mehrfach verdeutlicht wurde, dass Risikominimierung ein sehr wichtiges Thema bei Offshoreparks ist. Sprich, es muss nachgewiesen werden, dass die Anlage absolut zuverlässig ist. Typischerweise wird dabei nach einem sogenannten Track Record gefragt, der zusammengerechnet mindestens 100 Jahre betragen sollte. Es muss sichergestellt werden, dass es kein Risiko hinsichtlich der Anlagen gibt. Wenn ich jemandem mehrere Milliarden für einen Offshore-Park leihe, will ich wissen, dass da eine Turbine gebaut wird, die sehr viel Betriebserfahrung hat und absolut zuverlässig ist. Und das eben auch, wenn es eigentlich ein anderes, potentiell günstigeres Anlagenkonzept gibt.

Viele neue Technologien scheitern daran, dass niemand das Risiko eingehen will. Bisher gab es in Asien noch eine Technologieoffenheit – daran zu erkennen, dass Aerodyn dort so viele Patente hat. Aber vielleicht ist das jetzt auch anders.

Vera Schorbach: Das kann gut sein. Das Interessante an der Masterarbeit war, Sie finden keine Zweiblattanlage mit aufsummiert 100 Jahren Track Record. Aber genau das ist es, was die Banken sehen wollen. Wenn Sie ein Startup sind und sagen, wir bauen hier einen Prototyp, dann schaffen Sie es auch nicht auf 100 Betriebsjahre zu kommen. Der Studierende hat nicht die Hürden in den asiatischen Märkten geprüft, sondern für unsere Region. Die Risikofreudigkeit scheint eingeschränkt zu sein. Und in Asien sieht man auch keine Zweiblattanlagen.

Ja, vor allem die Abkehr. Erst viel Geld in diese Technologie zu stecken und sich dann davon abzuwenden, wie Ming Yang.

Vera Schorbach: Gut. Ein Anlagenhersteller baut letztlich das, was die Betreiber kaufen. Der Studierende hat auch bei Ming Yang recherchiert mit dem Ergebnis, dass es dort hieß, die anderen machen auch keine Zweiblattanlagen und deren Dreiblattanlagen werden gekauft.

Der Gürtel muss enger geschnallt werden. Die Offshore-Branche muss sparen und mit dem Zweiflügler kann sie das, wie Sie gesagt haben. Außerdem verzichtet man schließlich auf ein Blatt. Das ist doch ein Argument.

Vera Schorbach: Wobei man bedenken muss, dass das Blatt der Zweiblattanlage auch stärker belastet wird und schwerer ist. Man spart also nicht ein Drittel der Blattkosten. Der Rotor der Zweiblattanlage ist natürlich leichter, aber es ist kein Drittel. Und man wird auch mehr Technik in die Zweiblattanlage stecken müssen. Stichwort Individual Pitch. Man muss etwas gegen die Dynamik machen – oder der Turm wird schwerer, als bei einer Dreiblattanlage. Das heißt, die Kosteneinsparungen werden sich vielleicht im zweistelligen Prozentbereich bewegen. Zehn Prozent, plus-minus fünf Prozent; genauer können wir das im Moment noch nicht sagen Die Frage ist: Sind Dreiblattanlagen Offshore schon so lukrativ, dass ich als Betreiber das Risiko, auf eine neue Anlagentechnik zu setzen, gar nicht eingehen muss? Wenn sich mit der Technik 50 Prozent der Kosten einsparen ließen, dann wäre ich bestimmt bereit, ein höheres Risiko einzugehen. Die Frage ist: würden 10% überhaupt reichen?

Sie werden auch von Siemens Gamesa gefördert. Wie kam das?  

Vera Schorbach: Ich hatte die Möglichkeit, bei Siemens Gamesa die Ergebnisse meiner Promotion vorzustellen. Daraus ist das Projekt entstanden. Ich denke, es gehört dazu, dass solche großen Konzerne nach links und rechts gucken, um zu sehen, welche Möglichkeiten haben wir? Irgendwo müssen ja auch Innovationen herkommen. Es ist schon erfreulich, dass Siemens Gamesa sich an der Forschung zum X-Multirotor und zur X-Zweiblattanlage beteiligt. Wir werden jedoch ebenfalls zu 80 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Ein ausführliches Interview zu diesem Thema finden Sie in unserem Printmagazin 1/21. Ein kostenloses Probeabo bekommen Sie hier.

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Foto: HAW Vera Schorbach, Expertin für Zweiblattanlagen. 
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Foto: Ecoswing Zweiflügler mit speziellem Design für das Forschungsprojekt Ecoswing. 
Foto: Kara - Fotolia.com

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