Windenergie im Aufwind – zuverlässig und sicher
Christopher Weßelmann
Die Energiewende stellt eine der größten Herausforderungen und gleichzeitig eine der bedeutendsten Chancen für unsere Zukunft dar. Ein zentraler Bestandteil dieser Transformation ist die Windenergie, sowohl offshore als auch onshore. Beide bieten erhebliche Potenziale, um eine nachhaltige Energieversorgung zu unterstützen. Doch einher gehen auch erhebliche technische Herausforderungen.
Offshore-Windparks sind aufgrund ihrer Lage auf dem offenen Meer extremen Bedingungen ausgesetzt. Eine der großen Herausforderungen besteht in der Installation und späteren Wartung und Instandhaltung der Windkraftanlagen sowie der weiteren betrieblichen Offshoreeinrichtungen. Die hohe Korrosionslast durch das salzhaltige Meerwasser und die starken Winde – für die Energiegewinnung gewünscht – erfordern den Einsatz robuster Materialien und innovativer Schutztechnologien. Ein weiterer technischer Punkt betrifft die Errichtung der Fundamente. Diese müssen nicht nur das Gewicht der Anlagen tragen, sondern auch den enormen Kräften von Wellen und Strömungen standhalten. Hier kommen zunehmend sogenannte Jacket-Fundamente und Schwimmplattformen zum Einsatz, die flexibler und anpassungsfähiger sind als traditionelle Fundamente.
Cybersicher Energie liefern
Sandro Schmidt
Um zuverlässig optimale Erträge zu erwirtschaften, sind moderne Energieerzeugungsanlagen stark vernetzt. Das erhöht ihr Risiko für Cyberangriffe deutlich. Seit vergangenem Jahr gibt es neue gesetzliche Anforderungen an ihre Cybersicherheit: Unter anderem verschärft eine neue Technische Regel die Bedingungen für sicherheitsrelevante Mess-, Steuer- und Regeleinrichtungen. Die seit vergangenem Jahr verabschiedete Europäische Maschinenverordnung fokussiert zudem Sicherheits-Steuerungssysteme. TÜV SÜD bereitet Betreiber auf die neuen Pflichten vor und prüft Anlagen auf ihre Konformität.
Dynamische Rotorgeometriemessung – ein hochmodernes Verfahren zur Erkennung von aerodynamischen und Massenunwuchten -
J. Dietrich Mayer
Dynamische Rotor Geometrie Vermessung ist eine Methode zur Überprüfung des aerodynamischen Zustands und des aeroelastischen Verhaltens eines Windenergieanlagen-Rotors und des Turbinen-Turm-Systems. Das System ermöglicht die Vermessung von Rotorblättern im laufenden Betrieb, wodurch Ausfallzeiten der Windenergieanlage vermieden werden können. Rotorblattfehlstellungen sind eine Herausforderung für Windenergieanlagen, da sie zu erheblichen Mehrbelastungen durch aerodynamische Unwucht führen.
Fuel Switch Stuttgart-Münster - Dekarbonisierung der Strom- und Wärmeerzeugung in der Praxis
Tim Breining und Julian Speiser
Auf dem Weg hin zur Klimaneutralität befinden sich bei EnBW Energie Baden-Württemberg AG drei H2-ready Fuel Switch-Projekte in der Umsetzung, bei denen kohlebefeuerte Anlagen durch hocheffiziente, gasbefeuerte KWK-Anlagen ersetzt werden. Diese leisten einen wesentlichen Beitrag zur Dekarbonisierung der Strom- und Wärmeerzeugung, sowie zur Versorgungssicherheit. EnBW setzt bewusst auf die Brückentechnologie Erdgas, deren Beitrag zur Dekarbonisierung direkt ab dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme wirksam wird, während durch die geplante Umrüstung auf 100 % Wasserstoff die Investition in eine Sackgassentechnologie vermieden wird.
Ertüchtigung eines Gasturbinenbrenners für höhere Anteile von Wasserstoff im Brenngas
Dominik Waßmer und Bernhard Ćosić
Die Beimischung von Wasserstoff zu Erdgas ist ein möglicher Weg zur Dekarbonisierung von Industriegasturbinen für Kraft-Wärme-Kopplungsanwendungen. Die schadstoffarme Verbrennung von hohen Wasserstoffanteilen in Gasturbinen ist herausfordernd. In diesem Beitrag wird eine Modifikation zur Verbesserung der Wasserstofffähigkeiten des emissionsarmen Advanced Can Combustion (ACC)-Systems für die MGT6000/MTG8000-Gasturbine vorgestellt. Experimentelle Ergebnisse werden für die Kalibrierung von CFD-Berechnungen (Computational Fluid Dynamics) verwendet, um die Bewertung unter verschiedenen Betriebsbedingungen und zukünftige Änderungen zu ermöglichen und die gefundene Verbesserung zu erklären.
Der Weg der Entwicklung einer zuverlässigen Technologie zur Wasserstoffverbrennung in Gasturbinen
Dieter Bohn und Karsten Kusterer
Gasabtrennungstechnologien für die Energieerzeugung
Greg Kelsall
Infraschall von Windenergieanlagen – Viel Lärm um nichts
Stefan Holzheu
Bewertung der Ozondesinfektion im Vergleich zur Chlordesinfektion für Meerwasser eines Durchlauf-Kühlsystems im Pilotmaßstab
M. Ghazimirsaeid, M. Daneshfar, M. Salehloo, A. Ghamari und S. Hajibabaei
Forum Technologie – Revolution für Absperr- und Entwässerungs-Ventile
Volker Wurzer
GECF Globaler Ausblick für Gas 2050
Gas Exporting Countries Forum
Resümee „DIHKW 2024 Energieversorgung Deutschlands – Chancen und Risiken“
vgbe energy
Um aktuelle und zukünftige energiepolitische Anforderungen mit bestmöglichen technologischen Entwicklungen anzugleichen, wurde die vgbe-Fachtagung „DIHKW 2024 Energieversorgung Deutschlands – Chancen und Risiken“ am 16./17. April 2024 in Garmisch-Partenkirchen durchgeführt. Seit vielen Jahren ist die DIHKW-Fachtagung ein Herzstück des vgbe energy e.V. Die vgbe-Community schätzt die qualitativ hochwertigen Vorträge und die inspirierenden Gespräche mit den Ausstellern.
Editorial
Christopher Weßelmann
Chefredakteur vgbe energy
Windenergie im Aufwind – zuverlässig und sicher
Liebe Leserinnen und Leser,
die Energiewende stellt eine der größten Herausforderungen und gleichzeitig eine der bedeutendsten Chancen für unsere Zukunft dar. Ein zentraler Bestandteil dieser Transformation ist die Windenergie, sowohl offshore als auch onshore. Beide bieten erhebliche Potenziale, um eine nachhaltige Energieversorgung zu unterstützen. Doch einher gehen auch erhebliche technische Herausforderungen.
Offshore-Windparks sind aufgrund ihrer Lage auf dem offenen Meer extremen Bedingungen ausgesetzt. Eine der großen Herausforderungen besteht in der Installation und späteren Wartung und Instandhaltung der Windkraftanlagen sowie der weiteren betrieblichen Offshoreeinrichtungen. Die hohe Korrosionslast durch das salzhaltige Meerwasser und die starken Winde – für die Energiegewinnung gewünscht – erfordern den Einsatz robuster Materialien und innovativer Schutztechnologien. Ein weiterer technischer Punkt betrifft die Errichtung der Fundamente. Diese müssen nicht nur das Gewicht der Anlagen tragen, sondern auch den enormen Kräften von Wellen und Strömungen standhalten. Hier kommen zunehmend sogenannte Jacket-Fundamente und Schwimmplattformen zum Einsatz, die flexibler und anpassungsfähiger sind als traditionelle Fundamente.
Onshore-Windenergie sieht sich ebenfalls mit Herausforderungen konfrontiert. Ein zentraler Punkt dabei liegt in der Standortwahl. Geeignete Standorte müssen nicht nur über ausreichende Windressourcen verfügen, sondern auch möglichst wenig Konfliktpotenzial mit Naturschutz- und Anwohnerinteressen aufweisen. Zudem erfordert die Errichtung von Windkraftanlagen auf unwegsamem Gelände spezielle Transport- und Errichtungsmethoden.
Zur Bewältigung der genannten Herausforderungen wurden in den letzten Jahren zahlreiche technologische Innovationen entwickelt. Im Offshore-Bereich gehören dazu fortschrittliche Korrosionsschutzsysteme, wie spezielle Beschichtungen und kathodischer Schutz, sowie die Entwicklung von Hochspannungsgleichstrom-Übertragungstechniken (HVDC), die eine effizientere Übertragung von Strom über weite Entfernungen ermöglichen.
Im Onshore-Bereich kommen zunehmend leistungsfähigere Windturbinen zum Einsatz, die zudem auch bei schwächeren Windbedingungen hohe Erträge liefern können. Desweiteren werden moderne Speichertechnologien wie Batteriespeicher und Power-to-X-Systeme entwickelt, die Überschüsse an Windstrom speichern und bei Bedarf wieder ins Netz einspeisen können – technische Lösungen zum Ausgleich der Volatilität von Wind.
Mit der zunehmenden Digitalisierung und Vernetzung von Windenergieanlagen steigt auch die Bedeutung der Cybersicherheit sowohl für die vernetzten Offshore-Windparks mit gemeinsamer Infrastruktur als auch der Onshore-Windenergie. Windparks sind zunehmend auf digitale Steuerungs- und Überwachungssysteme angewiesen, die potenziell anfällig für Cyberangriffe sind. Um die Risiken zu minimieren, müssen robuste Cybersicherheitsmaßnahmen implementiert werden. Durch den Einsatz von Firewalls, Verschlüsselungstechnologien und regelmäßigen Sicherheitsupdates kann die IT-Infrastruktur gegen Angriffe abgesichert werden. Die kontinuierliche Überwachung der Netzwerke und Systeme auf verdächtige Aktivitäten sowie ein schnelles Reaktionsvermögen bei Zwischenfällen sind entscheidend, um Angriffe frühzeitig zu erkennen und abzuwehren. Die Schulung des Personals in Bezug auf Cybersicherheitsrisiken und -praktiken ist ebenfalls von großer Bedeutung, um menschliches Fehlverhalten zu minimieren.
Die Zukunft der Windenergie sieht vielversprechend aus. Technologische Fortschritte und sinkende Kosten machen Windkraftanlagen zunehmend wettbewerbsfähig. Zudem bieten neue Geschäftsmodelle wie Bürgerwindparks und Energiegemeinschaften die Möglichkeit, die Bevölkerung stärker in die Energiewende einzubeziehen und die Akzeptanz von Windenergieprojekten zu erhöhen.
Für die Energiewirtschaft ergeben sich somit zahlreiche und attraktive Chancen. Der Ausbau der Windenergie schafft nicht nur neue Märkte und Geschäftsfelder, sondern ermöglicht auch die Entwicklung innovativer Produkte und Dienstleistungen. Zudem bietet die Integration von Windenergie in intelligente Netze und die Kopplung mit anderen Sektoren wie Mobilität und Wärmeversorgung zahlreiche Synergien und Effizienzgewinne.
Insgesamt ist der Ausbau der Windenergie, sowohl offshore als auch onshore, ein zentraler Baustein für eine erfolgreiche Energiewende. Die technischen Herausforderungen sind erheblich, aber lösbar – vgbe energy e.V. und seine Mitgliedsunternehmen arbeiten an diesen und zeigen die technischen Lösungen durch erfolgreiche Gemeinschaftsinitiative auf. Mit innovativen Technologien und einem klaren politischen Rahmen können die Potenziale der Windenergie voll ausgeschöpft und ein entscheidender Beitrag zu einer nachhaltigen Zukunft geleistet werden.