Die drei 8,4-Megawatt-Pilotanlagen des ersten schwimmenden Windparks mit zugspannungsverankertem Floß, Provence Grand Large, sind seit 2023 vor der Rhone-Mündung installiert. Das spanische Entwicklungsunternehmen X1 Wind und als großer Partner der Raffinerie- und Meerestechnikkonzern Technip Energies wollen nun mit einer Variante dieser Tension Leg Plattform (TLP) den Turm der Turbine einsparen und ihre Ausrichtung in die Luftströmung verbessern. Sie geben so der bisher nicht marktfähigen windabgewandten Stromernte nach dem Downwind-Prinzip eine neue Chance.
Das Design des Schwimmers kommt mit 14 filigran anmutenden Stahlstreben mit zweierlei Durchmessern zwischen drei halbtauchenden Stahlsäulen aus. Der Aufbau darüber stellt Maschinenhaus und Rotor auf einen zum Rotor hin geneigten Tripod. Die Kunstgriffe für das 2023 mehrfach mit Innovationspreisen ausgezeichnete Modell bestehen in einer Drehverbindung in der Hauptsäule sowie aus der Tripodarchitektur – zwei die Turbine wie mit gespreizten Beinen nach vorne auf dem Schwimmfundament abstützende dünnere Stahlstützen, auf denen ein Stahlbalken ruht. Dieser trägt das Maschinenhaus und stützt die Konstruktion nach hinten ab. Die gesamte Anlage dreht sich mitsamt Schwimmfundament in den Wind, weil das Konzept den Rotor wie ein Segel in dessen Strömung ziehen lässt. Hierfür dreht die Hauptsäule um eine Achse aus dem Ankersystem. Der TLP-Anker besteht aus diesem oberen mit der Plattform verbundenen Ende und aus auf dem Meeresboden verankerten Bodenplatten, beides durch Stahlseile vertäut. Die Taue ziehen den Schwimmkörper unter Wasser, dessen Auftrieb ihn waagerecht hält.
Mit dem zum Rotor hin geneigten Tripod will X1 Wind nicht nur den Turm, sondern auch dessen schwer zu berechnende Biegemomente durch eine klarere Statik ersetzen. Während am Turmfuß diese Momente durch das Rotor- und Höhenwachstum immer leistungsstärkerer Turbinen stark zunähmen, übersetze der Tripod „die Lasten in Spannung und Druck.“ Dessen drei Beine blockieren durch ihre abstützende Wirkung aufeinander die Biegemomente. Sie sind wechselweise auf Zug oder Druck belastet und teilen so die Lasten auf sich auf. X1 Wind rechnet mit 25 bis 50 Prozent weniger Stahl als bei etablierten Offshore-Fundamenten.
Wie sehr das bei großen modernen Windenergieanlagen ab 15 Megawatt (MW) funktioniert, müssen Pilotanlagen zeigen. Ein Modell mit der 200-Kilowatt-Vestas-Turbine V29 mit 29 Meter Rotordurchmesser hatte bis Mai 2023 sieben Monate lang vor den kanarischen Inseln vielversprechende Daten gesammelt. Demnach habe sich die X1-Windturbine im Vergleich zu aktiv sich gegen den Wind stellenden Upwind-Turbinen bei mehr als 7,5 Meter pro Sekunde Wind präziser in die Strömung gestellt, bei geringerem Wind ähnlich gut. Der bisherige Effizienznachteil von Downwind-Anlagen könnte im turmfreien Design wegfallen. So würde im Downwindbetrieb für jedes Rotorblatt, wenn es am klassischen Turm vorbeizieht, kurzzeitig der Wind aussetzen – und der Strömungsauftrieb am Blatt durch Über- und Unterdruck müsste sich immer neu aufbauen. Die dünneren und weiter von den Blättern entfernten Stahlstützen des Tripods hatten diese Wirkung gemäß X1 nicht – es gebe „kein Anzeichen für Erzeugungsverluste“.
Das X30 genannte Startmodell belegte auch, dass es sich schnell rückbauen lässt. An nur einem Tag konnten die Monteure es von der Stromverbindung abbinden, aus dem Anker aushaken und an Land ziehen. Dabei senkt das TLP-System den Flächenbedarf. Während durchhängende Stahlseilanker bisheriger Schwimmwindparks ums acht- bis zehnfache der Wassertiefe seitlich ausgreifen, betrage der TLP-Fußabdruck nur 30 Mal 30 Meter, argumentiert X1 Wind.
Im Juni erhielt die Technik 13,4 Millionen Euro Fördergeld der Europäischen Union. Damit wollen X1 Wind, Technip Energies und weitere Partner auch die Sechs-MW-Testanlage X90 vorantreiben, die für Ende 2025 geplant war. Die Skalierung einer Anlage für ab 2026 anvisierte kommerzielle Projekte verfolgen sie mit. (Tw)
