Der Wettlauf um die Einführung „übergroßer“ Windkraftanlagen ist eröffnet

In nicht allzu ferner Zukunft werden Gewässer 15 Meilen von Martha's Vineyard entfernt einen möglicherweise entscheidenden Teil der amerikanischen Energiezukunft beherbergen: das 800-Megawatt-Projekt Vineyard Wind 1, ein Projekt, das als „der erste kommerzielle Offshore-Windpark der Nation“ beschrieben wird .“

Der Bau von Vineyard Wind 1 hat letztes Jahr begonnen, und die Anlage wird 13-MW-Versionen der Haliade-X-Turbinen von GE Renewable Energy verwenden. Mit einer Höhe von bis zu 260 Metern (853 Fuß), einem Rotordurchmesser von 220 Metern und 107-Meter-Blättern ist die Haliade-X Teil einer neuen Turbinengeneration, die in den kommenden Jahren installiert werden soll.

Zusätzlich zu den Modi GE, andere Unternehmen steigen in den großen Turbinenakt ein. Im August 2021 Chinas MingYang Smart Energy veröffentlichte Details eines 264 Meter hohen Designs das 118-Meter-Blätter verwenden wird.

An anderer Stelle arbeitet die dänische Firma Vestas an einer 15-Megawatt-Turbine, die einen Rotordurchmesser von 236 Metern und 115.5 Meter lange Blätter haben wird Siemens Gamesa Erneuerbare Energie entwickelt eine Turbine mit 108-Meter-Blättern und einem Rotordurchmesser von 222 Metern.

Die Gründe für diese Größenzunahmen sind klar. In Bezug auf die Höhe sagt das US-Energieministerium, dass die Türme von Turbinen „höher werden, um mehr Energie einzufangen, da die Winde im Allgemeinen mit zunehmender Höhe zunehmen“.

Ein größerer Rotordurchmesser ist auch nicht nur Show, da das DOE feststellt, dass sie „Windkraftanlagen ermöglichen, mehr Fläche zu überstreichen, mehr Wind einzufangen und mehr Strom zu erzeugen“.

Bei Klingen ist es ähnlich. Das DOE sagt, dass längere Blätter „mehr vom verfügbaren Wind einfangen können als kürzere Blätter – selbst in Gebieten mit relativ wenig Wind“.

Dass riesige Turbinen auf den Markt kommen, ist schön und gut, aber ihre schiere Größe kann den Sektor mittel- bis langfristig vor eine Reihe von Herausforderungen stellen und zu Engpässen führen, die Kopfschmerzen verursachen könnten.

Schiffsform

Nehmen Sie Installationen. Im Februar, Forschung von Rystad Energy ging auf einige der möglichen Probleme im Zusammenhang mit den Schiffen ein, die zur Installation von Offshore-Windturbinen auf hoher See eingesetzt werden.

China nicht mitgerechnet, hieß es, Windkraftanlagen hätten in den letzten Jahren einen so genannten „Wachstumsschub“ erlebt, der von durchschnittlich 3 Megawatt (MW) im Jahr 2010 auf heute 6.5 MW gestiegen sei.

Diese Verschiebung, erklärte sie, werde wahrscheinlich anhalten. „Turbinen mit mehr als 8 MW machten zwischen 3 und 2010 nur 2021 % der weltweiten Installationen aus, aber dieser Prozentsatz wird Prognosen zufolge bis 53 auf 2030 % steigen.“

Die oben genannten Daten beziehen sich nur auf Offshore-Windenergieanlagen. Laut dem Energieforschungs- und Business-Intelligence-Unternehmen wird die Nachfrage nach Schiffen, die größere Offshore-Turbinen installieren können, das Angebot bis zum Jahr 2024 übersteigen.

Die Betreiber, so hieß es, „müssen in neue Schiffe investieren oder bestehende aufrüsten, um die übergroßen Turbinen zu installieren, die voraussichtlich bis Ende des Jahrzehnts zur Norm werden, oder das Tempo der Offshore-Windinstallationen könnte sich verlangsamen.“

„Als die Turbinen kleiner waren, konnte die Installation von der Flotte der ersten Generation von Offshore-Windschiffen oder umgebauten Jackups aus der Öl- und Gasindustrie durchgeführt werden“, sagte Martin Lysne, Senior Analyst für Bohrinseln und Schiffe bei Rystad Energy, in einer Erklärung auf der Zeit.

Da die Betreiber weiterhin größere Turbinen bevorzugen, sagte Lysne, dass eine „neue Generation von speziell gebauten Schiffen“ benötigt werde, um die Nachfrage zu befriedigen.

Diese Spezialschiffe sind nicht billig. US-Firma Dominion Energy, leitet beispielsweise ein Konsortium, das die 472-Fuß-Charybdis baut, die rund 500 Millionen US-Dollar kosten und in der Lage sein wird, aktuelle Turbinen und Turbinen der nächsten Generation mit 12 MW oder mehr zu installieren. Weitere Schiffe wie die Charybdis werden in Zukunft benötigt, wenn die Turbinen wachsen.

„Von der aktuellen Flotte speziell gebauter Schiffe können nur eine Handvoll Einheiten Turbinen mit über 10 MW installieren, und keine ist derzeit in der Lage, Turbinen mit über 14 MW zu installieren“, so die Analyse von Rystad Energy. „Dies wird sich bis 2025 ändern, wenn Neubauten ausgeliefert werden und bestehende Schiffe Kran-Upgrades erhalten.“ 

Ports

Die Schiffe, die Turbinen transportieren und installieren, werden in den kommenden Jahren wichtig sein, aber die Häfen, in denen sie anlegen, sind ein weiterer Bereich, in dem wahrscheinlich Investitionen und Modernisierungen erforderlich sein werden, um dem Wachstum der Windenergie gerecht zu werden.

In einem per E-Mail an CNBC gesendeten Kommentar beschrieb Lysne von Rystad Energy die Hafeninfrastruktur als „sehr wichtig“ aus Schiffssicht.

Für die Zukunft scheint es, dass viel Geld benötigt wird. Im vergangenen Mai hieß es in einem Bericht des Branchenverbands WindEurope über Europas Häfen 6.5 Milliarden Euro investieren müssten (rund 7.07 Milliarden US-Dollar) bis 2030, um „den Ausbau der Offshore-Windenergie zu unterstützen“.

Der Bericht befasste sich mit der neuen Realität größerer Turbinen und den Auswirkungen, die dies in Bezug auf Häfen und Infrastruktur haben könnte. „Um größere Turbinen und einen größeren Markt zu beherbergen, sind modernisierte oder völlig neue Anlagen erforderlich“, hieß es.

Häfen, sagte WindEurope, müssten auch „ihr Land erweitern, Kais verstärken, ihre Tiefseehäfen verbessern und andere Bauarbeiten durchführen“.

In jüngerer Zeit hat auch ein Bericht des Global Wind Energy Council die Bedeutung von Häfen unterstrichen.

„Da Offshore-Windprojekte expandieren und schwimmende Windprojekte im kommerziellen Maßstab zunehmen, werden Hafen-Upgrades für den zukünftigen Erfolg der Branche von entscheidender Bedeutung sein“, hieß es.

Die in Brüssel ansässige Organisation sagte, dass die Turbinengrößen in den letzten zehn Jahren „dramatisch zugenommen“ hätten, und stellte fest, dass 15-MW-Turbinen auf dem Markt erhältlich seien.

„Experten sagen jetzt voraus, dass Turbinen mit einer Nennleistung von 17 MW bis 2035 alltäglich sein werden“, hieß es, bevor sie hinzufügte, dass Projekte rund um schwimmende Offshore-Windenergie „in großen Mengen“ entwickelt würden.

Diese „schwimmenden Projekte“ erforderten „erhebliche Lager- und Montagearbeiten am Kai, was geräumigere Einrichtungen, landseitige Verkehrsverbindungen innerhalb von Hafengebieten und Tiefseehäfen erforderte“.

„Mehrere Regierungen haben die Modernisierung von Häfen als entscheidend für den Fortschritt der Offshore-Windenergie von Taiwan bis zum Bundesstaat New York identifiziert.“

In Bezug auf die Häfen sagte Lysne von Rystad Energy gegenüber CNBC, dass die USA – deren derzeitiger Offshore-Windmarkt klein ist – „mehr Arbeit erfordern würden, da sie nicht über die gleiche Infrastruktur wie Europa verfügen“.

Änderungen an dieser Front scheinen bevorzustehen. Anfang März, BP und Equinor – zwei Unternehmen, besser bekannt als Öl- und Gasproduzenten – unterzeichneten eine Vereinbarung das South Brooklyn Marine Terminal in einen Offshore-Windhafen umzuwandeln.

In einer Ankündigung sagte Equinor, der Hafen werde „eine hochmoderne Staging-Einrichtung für die Projekte Empire Wind und Beacon Wind von Equinor und bp“. Der Standort, so hieß es, sei „eine Anlaufstelle für zukünftige Offshore-Windprojekte in der Region“. Die Investitionen in Infrastruktur-Upgrades werden voraussichtlich 200 bis 250 Millionen US-Dollar betragen.

Die Straße entlang

All dies trägt zur Bedeutung von Infrastruktur und Logistik bei. Shashi Barla, Global Head of Wind Supply Chain and Technology bei Wood Mackenzie, sagte gegenüber CNBC, dass die Unternehmen zwar über die technologischen Fähigkeiten verfügten, sich die logistischen Herausforderungen jedoch als „sehr schwierig“ erwiesen.

„Es ist nicht so, dass es etwas Neues wäre … wir haben seit dem ersten Tag der Branche über logistische Herausforderungen gesprochen“, sagte Barla. „Es ist so … wir nähern uns heute irgendwie dem Wendepunkt.“

Auf der ganzen Welt, große Volkswirtschaften kündigen Pläne zum Ausbau der Windenergiekapazität an um unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern.

Diese Ziele sind zwar ehrgeizig, aber es ist klar, dass sie vor einer Reihe von Hürden stehen. Ungeachtet der Probleme im Zusammenhang mit der Turbinengröße wird es einen gigantischen Aufwand erfordern, alle diese Installationen online zu bringen. Es gibt Arbeit zu erledigen.   

„Zunehmend wird ein Mangel an unterstützender Infrastruktur als ein wesentlicher einschränkender Faktor für das Wachstum der Windindustrie angesehen“, heißt es in dem Bericht des GWEC.

„In vielen Ländern“, fügte sie hinzu, „schränkt der Mangel an Infrastruktur wie Netz- und Übertragungsnetzen, Logistikautobahnen und Häfen den Ausbau der Windkraft ein und erstickt genau die Innovationen, die für die Transformation des Energiesystems erforderlich sind.“

Neben diesen Themen wird die Interaktion von Windkraftanlagen mit Wildtieren wahrscheinlich ein weiterer Bereich wichtiger Debatten und Diskussionen in der Zukunft sein.

Erst letzte Woche gab das US-Justizministerium bekannt, dass eine Firma namens ESI Energy Inc hatte sich „in drei Fällen der Verletzung des MBTA“ oder des Migratory Bird Treaty Act schuldig bekannt.

Im Laufe des 21. Jahrhunderts steht die Windenergie vor einem massiven Ausbau, aber der Weg nach vorn sieht alles andere als glatt aus. Mit dem UN-Generalsekretär wurde kürzlich der Planet gewarnt „Schlafwandeln zur Klimakatastrophe“ die Einsätze könnten nicht viel höher sein.