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Offshore-Windenergie

Ingenieure aus USA und Norwegen entwickeln günstige Monopiles fürs tiefe Meer

Fully Restrained Platform (FRP): Vollständig eingezwängte Plattform nennen die Entwickler aus dem US-amerikanischen Windenergie-Technologieunternehmen Entrion sinngemäß ihr Konzept eines Hybridmonopiles für Wassertiefen bis 100 Meter. Bislang sind die säulenförmigen Stahltürme als Unterwasserfundamente großer Offshore-Windparks die unangefochten wirtschaftlichste Gründungstechnologie. Bis in knapp 50 Meter Wassertiefe setzt die Windenergiebranche die sogenannten Monopiles schon erfolgreich ein. Die Entwickler von Entrion wollen die Preisvorteile nun auch noch auf Windparkstandorte im deutlich tieferen Meer ausdehnen, wo bislang vielleicht noch breite Stahlgittertürme oder zunehmend schwimmende Turbinenfundamente zum Einsatz kommen. Mit verschiedenen Partnern aus Großbritannien und Norwegen entwickelt das Unternehmen einen neuartigen Stahlzylinderturm in Hybridbauweise. Dieser kombiniert die klassische Monopile- mit der Schwimmfundamentetechnik.

Nachdem sie das Konzept seit 2020 zu entwickeln begonnen und 2021 mit einer Machbarkeitsstudie bekannt gemacht hatten, schloss die Entwickler von Entrion nun eine Partnerschaft mit dem norwegischen Ingenieurdienst Techano. Die Entwicklungsspezialunternehmen wollen nun zusammen das Verankerungssystem und damit eine der Kernkomponenten der Technologie designen und noch spätestens im ersten Halbjahr 2024 ein maßstabsgerecht verkleinertes Pilotmodell vor Norwegen installieren. Es soll eine bis zu fünf Megawatt (MW) leistende Testwindturbine tragen. Das Ziel des mit einer Niederlassung auch in Norwegen, aber mit dem Hauptquartier in den USA ansässigen Unternehmens zu Anfang 2025 die Installation eines noch nicht kommerziellen Kleinwindparks mit fünf bis zehn Windturbinen der 15-MW-Klasse sowie bis Ende 2025 eines kommerziellen Windparks mit mehr als 25 Anlagen.

Die Patentierung der Technologie steht nach Angaben des Unternehmens noch aus. Doch das technologische Prinzip geben die Entwickler des FRP-Monopiles schon bekannt. So wird der Stahlzylinder im unteren Teil gewöhnlichen Monopiles gleichen, aber darüber noch bis in einen tieferen Unterwasserbereich mit Luft gefüllt sein, die der Gründungsstruktur offenbar Auftrieb gibt. Darüber schließt ein aufgesetztes Rohr an und dient als Verbindungselement zum Aufsetzen des Windturbinenturms über Wasser. Das im Offshore-Windkraft-Sprech Transition Piece (TP) genannte Element allerdings ist zugleich eine Schnittstelle, von der aus die Entwickler das FRP-Monopile mit mindestens drei sich im Radius diagonal nach unten ausspreizenden Stahlseilen in den Seeboden verankern. Die Technologie setzte demnach offenbar darauf, dass das Fundament stabil und fest im Meeresboden steht und zugleich der Auftrieb durch die Luftkammer eine maximale Vorspannung der Stahlseil-Abspannung erzeugt und die Struktur auch im oberen Bereich in ihre senkrechte Ausrichtung zwingt. Dies dürfte den Designern erlauben, den Durchmesser der Monopiles und damit Masse zu begrenzen, während das Design klassischer Monopiles mit immer größeren Rohrdurchmessern die zunehmenden Lasten bei größeren Wassertiefen ausgleichen muss.

Den Kalkulationen Entrions zufolge wird das FRP-Monopile-System deshalb mit zunehmenden Wassertiefen ab knapp 50 Meter auch zunehmend günstiger als andere in oder auf den Meeresboden aufgestellte Fundamente. Den Kostenvergleich mit reinen Schwimmfundamenten stellt Entrion in der eigenen Beschreibung der neuen Technologie nicht heraus.

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