Mit Windkraft auf hoher See zur Energiewende:

(WK-intern) – Diesem Thema hat sich der deutschlandweit einzige Sonderforschungsbereich (SFB) für Windenergie verschrieben.

Der Fokus des SFB „Offshore-Megastrukturen“ liegt auf den Tragstrukturen von Windkraftanlagen.

Dafür steht den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern Hannovers wohl größer Sandkasten zur Verfügung. Im Testzentrum Tragstrukturen in Marienwerder forschen sie auf einer Fläche von neun mal 14 Metern bei zehn Metern Tiefe an den Verankerungen von Offshore-Windenergieanlagen. Sie bringen dort Pfähle in den Sand ein, an denen professionell gerüttelt, gebogen und gezogen wird, ganz so, wie es mit Windrädern passieren würde, die über Jahre Wind und Wellen mit ihren enormen Kräften ausgesetzt sind.

Um das Ziel der Klimaneutralität zu erreichen, ist ein intensiver Ausbau der Offshore-Windleistung vorgesehen. Auf hoher See herrschen starke, gleichmäßige Winde, nahezu rund um die Uhr. Künftige Offshore-Windräder sollen 20 Megawatt und mehr erzeugen. Die gigantischen Ausmaße der neuen Anlagen machen Strom kostengünstiger, erfordern aber auch neue Konstruktionsmethoden. Die Forschung im SFB soll dazu beitragen, ideale Gründungsstrukturen zu entwickeln, aber auch mittels digitaler Zwillinge Materialermüdung und Schäden frühzeitig zu erkennen – und dabei immer die Auswirkungen auf Flora und Fauna und mögliche Nutzungskonflikte mitzudenken.

Das Exponat

Dieses ist die Gründungsstruktur einer Offshore-Windenergieanlage im kleinen Maßstab. Die Gitterkonstruktion aus Stahlrohren – eine so genannte vierbeinige Jacket-Struktur – ist für große Wassertiefen von bis zu 70 Metern ausgelegt. Im Original hat ein Bein dieses Jackets einen Durchmesser von etwa einem Meter. Die Pfähle werden im Meeresboden verankert. Ihre oberen Enden ragen nach der Installation aus dem Meer heraus und tragen die Windenergieanlage, aber auch Bohr- oder Umspannplattformen.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Sonderforschungsbereich „Offshore-Megastrukturen“ der LUH forschen unter anderem an Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen. Sie wollen wissen, wie diese Anlagen über Jahrzehnte unter realen Bedingungen funktionieren – mit dem Ziel, sie sicherer, effizienter und langlebiger zu machen. Dafür stellen sie in den großen Versuchseinrichtungen der LUH in Marienwerder, zum Beispiel dem Testzentrum Tragstrukturen (TTH) und dem Großen Wellenkanal+ (GWK+), Situationen auf hoher See originalgetreu nach.

Das Team
Im SFB „Offshore-Megastrukturen“ haben sich sechs Forschungseinrichtungen unter der Leitung der LUH zusammengeschlossen. Beteiligt sind außer der LUH die Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt sowie die Technischen Universitäten Braunschweig, Darmstadt und Dresden. An der LUH sind Forschende aus den Fakultäten für Bauingenieurwesen und Geodäsie, Maschinenbau sowie Mathematik und Physik involviert. Sprecher des SFB ist Prof. Dr.-Ing. Raimund Rolfes vom Institut für Statik und Dynamik.

„Offshore-Megastrukturen“ ist 2021 gestartet und befindet sich aktuell in der zweiten Förderperiode, die bis Ende 2028 läuft. Die LUH ist mit ihrer Forschung zur Windkraft in das Netzwerk „ForWind – Zentrum für Windenergieforschung“ eingebunden, ein Zusammenschluss mit den Universitäten Oldenburg und Bremen. ForWind wiederum ist Teil des Forschungsverbunds Windenergie mit dem Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Zusätzlich zum SFB sind zahlreiche weitere Arbeitsgruppen im Bereich der Windenergie aktiv.

PM: Leibniz Universität Hannover

PB: Dieses ist die Gründungsstruktur einer Offshore-Windenergieanlage im kleinen Maßstab. Die Gitterkonstruktion aus Stahlrohren – eine so genannte vierbeinige Jacket-Struktur – ist für große Wassertiefen von bis zu 70 Metern ausgelegt. / ©: Sören Pinsdorf / LUH