RUN25+: Reduzierung von Unsicherheiten für die Laufzeitverlängerung von Offshore-Windenergieanlagen

Auf einen Blick

• Die Ausbauziele der EU und Deutschlands für die Offshore-Windenergie werden angesichts fehlender Lieferketten nicht nur mit neuen Windparks zu erreichen sein. Ältere Parks werden länger als die geplanten 25 Jahre betrieben werden müssen.
• Der Bau neuer Windparks und die damit auftretenden Nachlaufeffekte beeinflussen die Zuverlässigkeit- und Ertragsprognosen der bestehenden Parks und mindern so deren Aussagekraft.
• Hier setzt das Forschungsprojekt RUN25+ an. Ziel ist es, Ertrags- und Zuverlässigkeitsprognosen für Offshore-Windenergieanlagen in der Betriebsphase durch die Einbeziehung der realen Standortbedingungen zu verbessern und zu verknüpfen, um so eine zuverlässige Entscheidungsgrundlage für den Weiterbetrieb zu schaffen.

Herausforderung

Der Ausbau der Offshore-Windenergie ist ein zentraler Baustein für die Energiewende. Deutschland und die EU verfolgen ambitionierte Ausbauziele von 70 GW bis 2045 bzw. 340 GW bis 2050. Die für diese Gesamtkapazität notwendigen Lieferketten aufzubauen, braucht Zeit. Daher wird es erforderlich sein, bereits bestehende Windparks länger als die vorgesehenen 25 Jahre zu betreiben.

Volks- und betriebswirtschaftlich kommt es zudem weniger auf die installierte Gesamtkapazität, sondern vielmehr auf die produzierte Strommenge an: Die dichte Bebauung der ausgewiesenen Offshore-Flächen führt zu Nachlaufeffekten, die eine erhebliche Reduktion der Volllaststundenzahl von derzeit mehr als 3.500 auf bis zu unter 3.000 verursachen und die Stromproduktion senken. Um einen wirtschaftlichen Betrieb einer Windparkflotte aus älteren und neuen Windparks sicherzustellen, muss daher ein besonderes Augenmerk auf den Zuverlässigkeits- und Ertragsprognosen in der Betriebsphase liegen, die die realen Standortbedingungen berücksichtigt.

Lösung

Hier setzt das Forschungsprojekt RUN25+ an. Ziel ist es, eine verbesserte Entscheidungsgrundlage für den Weiterbetrieb von Windparks über 25 Jahre hinaus zu schaffen, um so zu einer möglichst zügigen, kostengünstigen, aber auch umwelt- und ressourcenschonenden Umsetzung der Energiewende beizutragen. Um dies zu erreichen, werden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Themenfelder neuartig miteinander verknüpfen, die bisher in Forschung und Technik separat betrachtet und erforscht werden.

So erarbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeitabhängige Windenergieanlagen-Zuverlässigkeitsmodelle, die Betriebs- und Umgebungsbedingungen integrieren. Methoden zur Bewertung der Standortgüte in der Betriebsphase werden mit Blick auf die Offshore-Windenergie verbessert. Modelle zur Bewertung von Standortgüte und standortspezifischer Anlagenzuverlässigkeit werden so miteinander verknüpft, dass ein zeitreihenbasiertes Gesamtkostenmodell für die Abschätzung des zukünftigen Ertragspotenzials von Windparks vorliegt.

Das Fraunhofer IWES ist dabei koordinierend für alle Arbeitspakete verantwortlich. Die Koordination des Vorhabens und die Arbeiten zur Zuverlässigkeits-, Instandhaltungs- und Kostenmodellierung sowie zur Verknüpfung zu einem Gesamtkostenmodell liegen bei der Gruppe Technische Zuverlässigkeit. Die Gruppe Numerische Ertrags- und Standortanalyse verantwortet die Modellierung der Standortgüte im IST- und zukünftigen Zustand sowie die Einbeziehung von Klimainformationen.

Mehrwert  

RUN25+ liefert Entscheidungshilfen zur Laufzeitverlängerung von Offshore-Windparks, die für erheblich reduzierte und quantifizierte Unsicherheiten in der Bewertung des Ertrags sorgen und zudem Szenarien der künftigen Strompreisentwicklung berücksichtigen. Damit liefert das Projekt eine wichtige Grundlage zur Erreichung der Ausbauziele mit den entsprechenden Offshore-Strommengen. Gleichzeitig ermöglichen die Forschungsergebnisse einen effizienten Betrieb von Bestandswindparks, der eine Reduzierung der CO₂-Emissionen pro Megawattstunde sowie niedrigere Stromgestehungskosten zur Folge hat.