Anwendung und Eigenschaften von Stahlrohrtürmen im Offshore-Bereich

Für Offshore-Windkraftanlagen mit einer typischen Nabenhöhe von etwa 70 bis 100 Metern kommen bislang ausschließlich konisch verlaufende, hohle Stahltürme zum Einsatz. Diese sind bei diversen in- und ausländischen Offshore-Windparks bereits vor Jahren in der initialen Anfangsphase der Offshore-Windenergieprojektierung zur Anwendung gekommen und haben sich insofern entsprechend bewährt.

Ihr signifikanter Vorteil ist in der vergleichsweise optimalen Eignung für die wesentlich raueren Wetterbedingungen auf See gegenüber den Standortgegebenheiten an Land zu sehen. Ein weiterer vorteilhafter Aspekt hinsichtlich der Stahlrohrtürme liegt darin, dass das Wartungspersonal sehr viel einfacher und sicherer als bei herkömmlichen Beton-, Gitter- oder Hybridtürmen im Binnenland in das Maschinenhaus bzw. in die Gondel gelangen kann, um dort Reparatur-, Montage- oder Wartungsarbeiten o. ä. vorzunehmen. Demgegenüber liegt der entscheidende Nachteil in dem für Stahlrohrtürme anfallenden hohen Kostenaufwand.

In den letzten fünf Jahren konnte jedoch unter Einsatz verschiedenster Design- und Dimensionierungsmethoden das auf die installierte Leistung (Kilowatt [kW] oder Megawatt [MW]) bezogene Turmgewicht bereits um etwa 50% verringert werden. Dennoch ist der Turm – gerade im Offshore-Bereich aufgrund der dortigen verhältnismäßig großen Turmhöhen gegenüber Binnenlandanlagen – noch immer ein sehr kostenaufwendiger Teil einer Windkraftanlage, was sich unter anderem im anfallenden Herstellungs- und Auslegungsaufwand niederschlägt.

So werden unter Wirtschaftlichkeitsaspekten die bereits an Land gefertigten Teile der Offshore-Türme mit dem Schiff zu den entsprechenden Windparkstandorten transportiert werden, was wiederum die Verfügbarkeit entsprechender Speziallastkähne und Hubschiffe voraussetzt. Die Fertigungskosten von Türmen hängen dabei jedoch nicht nur von der Art und Menge des verwendeten Bauwerkstoffes ab, sondern im Wesentlichen auch von den technischen Auslegungen der Anlagentürme.

Mit steigender Höhe wird so nicht nur mehr Material beim Turmbau erforderlich, sondern vor allem auch eine geeignete bzw. angepasste Konzipierung des Turms bezüglich der Festigkeiten gegenüber einer Vielzahl von offshore auf den Turm einwirkenden äußerlichen Lasten, wie zum Beispiel den Beanspruchungen aus Wind- und Wellenkraft, aber auch durch das Eigengewicht von Rotor und Gondel.

Weiterführende Informationen zum Thema finden sich im Tagungsband zum Kongress „Offshore-Windenergienutzung und Umweltschutz – Integration von Klimaschutz, Naturschutz, Meeresschutz und zukunftsfähiger Energieversorgung“ des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), Berlin.