27. Feb. 20247 min Lesezeit

Offshore-Windenergie: Wie können wir Windkraft effizient nutzen?

Pumpen für den Energieträger der Zukunft

Windkraftanlagen spielen eine entscheidende Rolle bei der Umstellung auf eine nachhaltige Energieversorgung. Was viele nicht wissen: Ihr Betrieb wäre nicht ohne zahlreiche Pumpen möglich, die in ihrem Inneren für Kühlung und Brandschutz sorgen. Durch seine innovativen und zuverlässigen Aggregate ermöglicht KSB eine zuverlässige Stromversorgung – onshore und offshore.

Windkraft ist die wichtigste grüne Energie

Der Hauptvorteil von Windkraft liegt auf der Hand: grüne Energie, ganz ohne schädliche Abgase. In 2023 hatte Windkraft einen Anteil von über 32 % am Strommix und ist damit der wichtigste Energieträger in Deutschland. Und ihre Bedeutung wird noch zunehmen: Die Bundesregierung hat im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) für die kommenden Jahre feste Ausbauziele formuliert. Bis 2030 soll sich die Leistung von Windkraftanlagen mehr als verdoppeln, auf 145 Gigawatt. Windenergie bringt aber auch einige Herausforderungen mit sich: So ist der Platzbedarf für Windparks enorm groß. Lärm und Schattenwurf der Windräder können Anwohner, Tiere und das Landschaftsbild stören. Zudem ist Windenergie eben vom Wind abhängig – und somit nicht immer zuverlässig verfügbar. Eine Antwort auf all diese Herausforderungen sind Offshore-Windparks.

Offshore-Anlagen liefern Energie mit hoher Zuverlässigkeit

Offshore bedeutet „vor der Küste“ und ist genau das, wonach es klingt – Windparks werden aufs Wasser verlagert, in Deutschland zum Beispiel in die Nord- und Ostsee. Und das hat entscheidende Vorteile: So ermöglicht die höhere Windgeschwindigkeit auf dem Meer einen doppelt so hohen Energie-Output wie an Land. Zudem weht Wind auf dem Meer beständiger als an Land, sodass Offshore-Anlagen 90 Prozent des Jahres Energie produzieren.

Offshore-Windparks haben unvorstellbare Dimensionen und erfordern innovativste Technologien: vom gigantischen Rotordurchmesser bis zum mehrere Hundert Tonnen schweren Fundament auf dem Meeresgrund. Ein besonders imposantes Beispiel ist eine der weltweit größten Windturbinen mit einem Rotordurchmesser von 220 m, für die KSB die Hauptkühlkreislaufpumpen liefert.
Umspannplattformen im Meer bündeln den Strom, der von den einzelnen Turbinen erzeugt wird, und transformieren ihn auf ein höheres Spannungsniveau, um eine nahezu verlustfreie Weiterleitung durch viele Hundert Kilometer lange Seekabel am Meeresgrund zu gewährleisten.

Offshore-Ausbauziele der Bundesregierung in Gigawatt

Windenergie auf dem Meer wird ausgebaut

Die Bundesregierung hat Offshore-Windenergie als einen wichtigen Baustein der Energiewende identifiziert und möchte den Ausbau durch Maßnahmen wie das Windenergie-auf-See-Gesetz beschleunigen. Es trat zum 1. Januar 2023 in Kraft und soll eine zügigere und unkompliziertere Ausschreibung sowie Planung ermöglichen. Ein Teil davon ist der neue Flächenentwicklungsplan zum Ausbau der Offshore-Windenergie, der vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) am 20. Januar 2023 veröffentlicht wurde. Er legt konkret fest, wo und bis wann in der Nord- und Ostsee Windparks an den Start gehen sollen. Bis zum Jahr 2030 sollen Offshore-Anlagen eine fast viermal so hohe Energieleistung als bisher sicherstellen – ein sehr ambitioniertes Ziel. In Deutschland erzeugen derzeit 28 Anlagen (Stand: Dezember 2022) Windenergie auf hoher See, den Großteil davon in der Nordsee. Damit liegt Deutschland im europäischen Vergleich auf Platz 2.

Pumpen spielen eine entscheidende Rolle in Offshore-Anlagen

Pumpen sind essenzieller Bestandteil der Energieerzeugung bei Windkraftanlagen und kommen in vielen Bereichen zum Einsatz – sowohl bei den Turbinen als auch auf den Umspannplattformen. Vor allem werden sie hier zur Kühlung von Anlagen wie Getrieben, Generatoren oder Transformatoren eingesetzt. Dafür verfügen Windturbinen und Umspannplattformen über eigene Kreisläufe mit Kühlflüssigkeit. Bei Turbinen werden diese durch einen Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher mithilfe des Windes gekühlt. Auf Umspannplattformen dagegen werden sie mit Meerwasser kühl gehalten, das durch Seewasserhebepumpen wie den Typ UPA von KSB bereitgestellt wird. Sowohl bei Turbinen als auch bei Umspannplattformen gewährleisten KSB-Pumpen zudem die Zirkulation der Kühlflüssigkeit. Auch für die Löschanlagen, für die Reinigung von Meerwasser und zur Druckerhöhung bedarf es leistungsstarker Pumpen. Bei all diesen Anwendungsfällen ist es entscheidend, dass die Pumpen auch unter den widrigsten Verhältnissen zuverlässig sind und so Wartungs-, Reparatur- und Lebenszykluskosten reduzieren oder sogar ganz eliminieren.

Pumpen in Offshore-Anlagen müssen besondere Ansprüche an Robustheit und Zuverlässigkeit erfüllen. Denn die Windräder sind extremen Bedingungen ausgesetzt. Salzhaltige Meeresluft und Salzwasser, starke Winde, Stürme und Wellen – all das führt auf Dauer zur Korrosion und zum Verschleiß an Bauteilen. Dann sind Wartungsarbeiten nötig – und die sind auf dem Meer viel herausfordernder als an Land. Denn die Windparks sind oftmals nur schwer erreichbar, insbesondere bei Wetterbedingungen, die für den Menschen zur Gefahr werden können. Doch jede Minute, in der die Anlage stillsteht, ist sie nicht wirtschaftlich und kostet Geld. Der Schlüssel dazu, den Wartungsaufwand gering zu halten? Effiziente, verschleißarme oder mitunter sogar verschleißfreie und zuverlässige Technologie. Hier bietet KSB eine große Auswahl an innovativen Pumpen.

KSB-Pumpe der Reihe Etaseco RVP für den Offshore-Betrieb

KSB Etaseco und Etaseco RVP für den effizienten Offshore-Betrieb

Ein Beispiel für zuverlässige und effiziente Pumpen für Offshore-Anlagen ist die Baureihe Etaseco. KSB hat sie mit Blick auf die stetig wachsenden Abwärmemengen durch steigende Leistungsgrößen von Windturbinen entwickelt. Auch die Anforderung, Wartungsaufwände und Lebenszykluskosten zu minimieren, erfüllt die Etaseco-Baureihe durchweg. Ein für den Betrieb unter widrigen Bedingungen optimiertes Motor- und Lagerdesign reduziert den Wartungsaufwand der Baureihe auf praktisch null. Das für die Windkraft entwickelte Wartungskonzept ermöglicht es, die Pumpen mitunter über die gesamte Lebensdauer der Anlage zu betreiben, ohne sie zu Wartungszwecken demontieren zu müssen. Unschlagbar hohe MTBF-Werte (Mean Time Between Failures) von über 1 300 000 Stunden zeugen von der herausragenden Zuverlässigkeit dieser Baureihe. Durch die besonders kompakte und leichte Bauform sind diese Pumpen besonders für den Einsatz unter beengten Platzverhältnissen geeignet. Während die Hauptbaureihe Etaseco aufgrund der hohen Fördermengen im Hauptkühlkreislauf eingesetzt wird, eignen sich die speziell auf kleinere Leistungsgrößen optimierten Etaseco RVP-Pumpen für die Kühlung der Transformatoren. Übrigens sind ausgewählte Baugrößen der Etaseco nach dem US-amerikanischen Sicherheitsstandard für Wasserpumpen UL 778 zertifiziert. So werden sie zum Beispiel in Kühlanlagen des renommierten Herstellers Nissens Cooling Solutions verbaut, die für den Export in die USA und Kanada bestimmt sind.