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Im Wind wehen: Wie sich Schwertransportunternehmen auf die nächste Expansion bei Offshore-Turbinen vorbereiten
14 Oktober 2024
Mit Rotorblättern so lang wie Fußballfelder und so hoch wie der Eiffelturm stellen schwimmende Offshore-Windkraftanlagen eine Vielzahl technischer Herausforderungen für Schwertransportunternehmen dar. Die vielleicht schwierigste Aufgabe besteht jedoch darin, herauszufinden, welche Ausrüstung sie in den kommenden Jahren benötigen, um die Nachfrage nach solchen Hebevorgängen zu decken. Lucy Barnard fragt Sarens, wie das Unternehmen seine Flotte an die sich entwickelnde Turbinentechnologie und die zunehmend anspruchsvolleren CO2-Emissionsziele anpasst.
Hywind Schottland. Foto: SarensIm Hafen von Wergeland an der Westküste Norwegens arbeiten Ingenieurteams an der Reparatur von nicht nur einem, sondern gleich fünf Giganten.
Mit einer Länge von 175 Metern von der Meeresoberfläche bis zur Rotorblattspitze – plus weiteren 78 Metern unter der Wasseroberfläche – sind die riesigen Turbinen, die für routinemäßige Wartungsarbeiten aus der Nähe von Peterhead in Schottland in den Hafen geschleppt wurden, tatsächlich viel größer als der höchste Wolkenkratzer des Landes.
Doch über ihnen allen thront ein noch größeres Monster: ein Gittermast-Raupenkran vom Typ Liebherr LR 12500-1.0, der schon von Weitem zu erkennen ist.
Der 200 Meter lange Kran, der vom belgischen Hebespezialisten Sarens bedient wird, war den ganzen Sommer über im Einsatz und half dabei, die Lager in allen fünf Turbinen auszutauschen. Dabei geht es darum, die enorme Struktur in einer Art riesigem „Entenangeln“-Spiel aus dem Meer zu heben, anschließend aber auch mit großer Präzision die Gondeln und Rotorblätter abzumontieren.
Anspruchsvolle Aufzüge
„Unser Team musste die Bewegungen der Windkraftanlage in alle Richtungen berücksichtigen, da der Auftrieb des Turms sich auf und ab bewegte, während sich der gesamte Turm durch die Gezeiten seitlich und horizontal bewegte“, sagt Willem Ditmer, leitender Projektmanager bei Sarens, der die Hebevorgänge mitorganisierte. „Jede Komponente, die von der Windkraftanlage abgehoben und wieder aufgesetzt werden musste, hatte im Verhältnis zu den umliegenden Komponenten einen sehr geringen Spielraum.“
Laut Ditmer ist der LR 12500-1, Liebherrs Raupenkran mit einer Tragfähigkeit von 2.500 Tonnen, besonders für die Herausforderungen schwimmender Turbinen und anderer Offshore-Anlagen geeignet, die tendenziell größer sind als Anlagen an Land.
„Der LR12500-1 war dank seiner Genauigkeit und Präzision der perfekte Kran, um all diese Herausforderungen zu meistern“, sagt er. „Wir glauben, dass dieses Modell einen echten Wendepunkt darstellt.“
Willem Ditmer. Foto: SarensFür Sarens, dessen Ruf auf der Fähigkeit beruht, die komplexesten und schwierigsten Hebevorgänge durchzuführen, besteht eine der schwierigsten Berechnungen möglicherweise darin, herauszufinden, welche Ausrüstung das Unternehmen in den kommenden Jahren benötigen wird, um die Nachfrage nach derartigen Hebevorgängen zu befriedigen.
Dazu müssen das Unternehmen und seine Konkurrenten sowohl die voraussichtliche Entwicklung der Turbinentechnologie in den kommenden Jahren als auch die Wahrscheinlichkeit abschätzen, dass die Regierungen die immer anspruchsvolleren Ziele hinsichtlich der Kohlendioxidemissionen erreichen.
Herkömmliche, im Meeresboden verankerte Offshore-Windparks sind nur in Wassertiefen bis zu 60 Metern praktikabel. Durch die Installation schwimmender Fundamente, die mit Kabeln am Meeresboden verankert sind, können schwimmende Turbinen jedoch auch in deutlich größeren Gewässern installiert werden – was möglicherweise neue Möglichkeiten der Stromerzeugung eröffnet.
Während herkömmliche Offshore-Turbinen mit ihren oft dreimal so langen Rotorblättern die an Land gebauten Turbinen in den Schatten stellen, lassen schwimmende Turbinen selbst diese winzig erscheinen. Die Rotorblätter mancher dieser Monster sind so lang wie Fußballfelder, was das Heben noch schwieriger macht.
Bisher sind die Zahlen relativ gering; weltweit gibt es nur eine Handvoll betriebsbereiter Parks und Prototypen. Neben den fünf Turbinen von Hywind Scotland mit einer Gesamtkapazität von 30 MW verfügen fünf weitere schwimmende Turbinen vor der Küste Aberdeens bei Kincardine über eine Kapazität von 50 MW. Weitere drei Turbinen vor der Küste Portugals, Windfloat Atlantic genannt, haben eine Kapazität von 25 MW. Hywind Tampen, ein schwimmender Offshore-Windpark mit 11 Turbinen 140 km vor der Küste Norwegens, hat seit 2023 seine Kapazität um 88 MW erhöht. Und Chinas erstes schwimmendes Windprojekt, die 200 Meter hohe Anlage Haiyou Guanlan, die im Golf von Beibu verankert ist, wurde im Mai 2023 in Betrieb genommen.
Henry Vermeulen, Direktor für Geschäftsentwicklung bei Sarens, ist einer der Verantwortlichen für die Berechnung des zukünftigen Bedarfs an Schwertransporten. Er prognostiziert, dass schwimmende Windkraftanlagen aufgrund ihrer enormen Stromerzeugungskapazitäten einen deutlich größeren Anteil am Geschäft ausmachen könnten.
„Es ist wirklich schwer vorherzusagen, wie sich die Anforderungen an Hebe- und Baumaschinen voraussichtlich ändern werden“, sagt er. „In den letzten Jahren haben wir einen drastischen Anstieg der Nachfrage nach Offshore-Windparks beobachtet. Ich bin mir sicher, dass die größten Herausforderungen für die Offshore-Landschaft erst dann entstehen, wenn schwimmende Windkraftanlagen häufiger zum Einsatz kommen. Wir werden mit schwereren Fundamenten konfrontiert sein, sodass sich auch die Art und Weise, wie wir diese heben, weiterentwickeln wird. Ich denke, dass fest installierte Schwerlastkräne (Ringsäulen) erforderlich sein werden.“
Henry Vermeulen. Foto: SarensDas Pariser Klimaabkommen, ein rechtsverbindlicher internationaler Vertrag, der den Klimawandel auf 1,5 Grad über dem vorindustriellen Niveau begrenzen soll und 2016 von 195 Regierungen weltweit unterzeichnet wurde, verpflichtet die Länder, national festgelegte Klimabeiträge (NDCs) zu veröffentlichen. Darin sind Ziele und Strategien für alle von ihnen verursachten CO2-Emissionen detailliert dargelegt. Dazu gehören auch Pläne zur Erhöhung der Menge an erneuerbarer Energie, die jedes Land erzeugen will.
Im Dezember 2023 einigten sich fast 200 Länder auf dem Klimagipfel COP23 in Dubai darauf, die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien bis zum Ende des Jahrzehnts zu verdreifachen und bis 2030 11.000 GW zu erreichen, wobei 90 Prozent des Zubaus auf Solar- und Windenergie entfallen sollen.
Solarparks verfügen derzeit über eine installierte globale Kapazität von 1.098 GW, während auf Dächern installierte Solarmodule weitere 851,4 GW ausmachen. Onshore-Windkraftanlagen kommen auf 1.029,3 GW und Offshore-Turbinen auf weitere 95,7 GW.
Die Internationale Energieagentur prognostiziert, dass sich die Kapazität all dieser Sektoren im Einklang mit den Regierungszielen bis 2030 auf etwa 8.000 GW verdoppeln wird, wobei die Offshore-Windenergie den größten Gesamtzuwachs aufweisen wird.
Doch der Gegenwind in der Branche weht weiterhin aus der entgegengesetzten Richtung: Die Hersteller sehen sich mit steigenden Kosten für den Bau und die Installation von Windkraftanlagen konfrontiert. Grund dafür sind steigende Materialpreise in Kombination mit steigenden Zinsen und Schwierigkeiten bei der Erlangung der erforderlichen Genehmigungen.
Die schwierigen Marktbedingungen haben dazu geführt, dass weltweit eine Reihe großer Offshore-Projekte abgesagt wurden.
Herausforderungen für die Branche
Laut BloombergNEF wurden im Jahr 2023 mehr als die Hälfte aller US-amerikanischen Offshore-Windkraftverträge gekündigt oder drohten gekündigt zu werden. Dazu gehörten die viel beachtete Kündigung der Projekte Ocean Wind 1 und 2 vor der Küste New Yorks durch den dänischen Turbinenhersteller Ørstead zu Kosten von mehr als 3 Milliarden US-Dollar im Jahr 2023 sowie die Kündigung des Vertrags zwischen BP und Equinor über das 1,2-GW-Windprojekt Empire 2.
Bei schwimmenden Windkraftanlagen dürften die Herausforderungen noch größer sein. Ihre Herstellung ist deutlich teurer als die stationärer Anlagen, und die Technologie steckt noch in den Kinderschuhen. Das bedeutet, dass Regierungen für ihre Installation höhere Subventionen zahlen müssen. Eine Auktion von Offshore-Turbinenverträgen im September 2024 in Großbritannien beinhaltete Subventionen von 195 Pfund (255 US-Dollar) pro MWh (siehe Kasten).
Dennoch sagt Vermeulen, dass Sarens seine Flotte aufrüstet, um diese Art komplexer Offshore-Aufträge übernehmen zu können.
Seit der Auslieferung des ersten LR 12500-1 im April 2023 hat Sarens eine zweite Einheit hinzugefügt und wartet auf die Auslieferung der dritten.
„Bisher verfügt Sarens über ausreichend Kapazitäten, um alle Hebelastanforderungen zu bewältigen“, so Vermeulen. An den Kais, an denen wir tätig sind, stoßen wir jedoch weiterhin auf Einschränkungen, da viele noch nicht für unsere Einsätze ausgerüstet sind oder nicht über die erforderlichen tiefen Gewässer für die Schiffe verfügen, die zum Verladen der Windparkfundamente benötigt werden.“
„Die größte Herausforderung, vor der wir derzeit stehen, ist die fehlende Standardisierung der Turbinenleistung. Dadurch ist es nahezu unmöglich, den Projektbedarf im Voraus vorherzusehen.“
Ziele für erneuerbare Energien
China: In den letzten Jahren war China das Land mit den mit Abstand größten Aktivitäten im Bereich der Wind- und Solarstrominstallationen. Vor einem Jahrzehnt stützte sich China bei seiner Stromerzeugungskapazität auf fossile Brennstoffe, doch in den letzten vier Jahren hat sich saubere Energie zu einem der wichtigsten Triebkräfte des Wirtschaftswachstums entwickelt. Im Jahr 2020 verkündete der chinesische Ministerpräsident Xi Jinping vor der UN-Generalversammlung das Ziel seines Landes, bis 2060 mehr als 80 Prozent des gesamten Energieverbrauchs aus nichtfossilen Energiequellen zu decken. Um dieses Ziel zu erreichen, kündigte er an, bis 2030 1.200 GW Energiekapazität aus erneuerbaren Quellen zu gewinnen. In den vier Jahren seitdem hat China seine ehrgeizigen Investitionen in saubere Energie vorangetrieben und riesige Solarkraftwerke und Onshore-Windparks in Gebieten wie der Wüste Gobi gebaut – und zwar so sehr, dass fossile Brennstoffe nun weniger als die Hälfte der gesamten installierten Erzeugungskapazität des Landes ausmachen. Mitte 2024 schätzte die IEA, dass in China fast doppelt so viele neue Wind- und Solaranlagen im Bau seien wie im Rest der Welt zusammen. Das Land sei auf gutem Weg, sein Ziel bis Ende 2024 zu erreichen – also sechs Jahre früher.
Die EU: Auch in der Europäischen Union, die seit langem eine Vorreiterrolle im Kampf gegen den Klimawandel einnimmt, hat die Notwendigkeit, Kürzungen bei den russischen Gasexporten auszugleichen, zu einem dramatischen Anstieg der Installation von Photovoltaikzellen und Windturbinen geführt. Im Jahr 2020 übertraf der Block sein vorheriges Ziel, 20 % des Endenergieverbrauchs aus erneuerbaren Energien zu decken, und überarbeitete 2023 seine Erneuerbare-Energien-Richtlinie und legte als neues verbindliches Ziel für die Mitgliedstaaten fest, dass bis 2030 mindestens 42,5 % des Bruttoendenergieverbrauchs aus erneuerbaren Energiequellen stammen müssen . Laut der Lobbygruppe Wind Energy Europe installierten die 27 EU-Staaten zwar im Jahr 2023 einen Rekord von 16,2 GW Turbinenkapazität, doch um die aktuellen Ziele zu erreichen, müsste der Block im Durchschnitt bei 29 GW liegen.
USA: Im krassen Gegensatz dazu stehen die USA, die 2020 unter Donald Trump aus dem Pariser Abkommen ausstiegen, ihm aber ein Jahr später mit Joe Bidens Amtsantritt wieder beitraten. Eine seiner ersten Amtshandlungen als Präsident war die Ankündigung des ehrgeizigen Ziels , die Netto-Treibhausgasemissionen bis 2030 um 50–52 % unter das Niveau von 2005 zu senken – fast doppelt so viel wie Trumps Vorgänger Barack Obama. Gemäß den Plänen der Biden-Regierung hoffen die USA, bis 2030 80 % und bis 2035 100 % CO2- und schadstofffreie Elektrizität zu erzeugen. Der Präsident hat mit seinem Inflation Reduction Act eine Reihe von Anreizen für saubere Energien geschaffen, um den Bau weiterer Solar- und Windparks sowie Batteriespeicherprojekte zu fördern. 2021 unterzeichnete Biden eine Durchführungsverordnung, die Bundesbehörden verpflichtet, bis 2030 100 % CO2- und schadstofffreie Elektrizität zu beschaffen. Einer der wichtigsten Pfeiler von Bidens Klimaversprechen war sein Versprechen aus dem Jahr 2021, die noch junge Offshore-Windindustrie des Landes zu fördern und bis 2030 Offshore-Windturbinen mit einer Leistung von 30 GW, also mehr als 2.000 Turbinen, zu installieren. Etwa Mitte 2024 prognostizierte die American Clean Power Association (ACP), dass das Land bis zum Ende des Jahrzehnts lediglich etwa 14 GW Offshore-Windkapazität installiert haben werde, nachdem kostspielige Verzögerungen und steigende Projektkosten die Hersteller dazu veranlasst hatten, Verträge zu kündigen oder neu zu verhandeln.
Großbritannien: Im Rahmen seines nationalen Klimaschutzbeitrags (Nationally Determined Contribution, NDC) hat sich Großbritannien verpflichtet , seine Emissionen bis 2030 um 68 % gegenüber dem Basisjahr 1990 zu reduzieren . Die neue Labour-Regierung des Landes hat sich verpflichtet, die Onshore-Windenergie bis 2030 von 15 auf 30 GW zu verdoppeln und die Offshore-Windenergie von 15 auf 60 GW zu vervierfachen . Im September sicherte sich die britische Regierung in einer Auktion im Wert von 1,5 Milliarden Pfund (2 Milliarden US-Dollar) 131 neue Projekte für saubere Energie.
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