Herausforderungen bei Installation & Betrieb von Offshore Windparks

Herausforderungen bei Installation & Betrieb von Offshore Windparks BWO - Bundesverband der Windparkbetreiber Offshore auf den Offshore Spreewindtagen am 21.-22. März 2019 BWO, ehemals AGOW // Paula Segelken, Referentin Technik

Wer wir sind Der BWO ist der Bundesverband von Unternehmen, welche Offshore-Windparks in deutschen Gewässern entwickeln, bauen und betreiben. Der BWO hat sich ehemals als AGOW Ende 2014 gegründet und heißt seit Herbst 2018 BWO 30.03.19 2

Unser Vorstand Vorsitzende des Vorstandes Catrin Jung Head Of Market Development Stellvertretender Vorsitz Sven Utermöhlen COO E.ON Climate&Renewables GmbH Stellvertretender Vorsitz Detlef Schmeer Techn. Geschäftsführer Global Tech I Offshore Wind GmbH Finanzvorstand Prof. Dr. Martin Skiba Northland Power Inc. 30.03.19 3

Organisation der Geschäftsstelle Verband Mitgliederversammlung Vorstand Beirat Gremien Geschäftsstelle Pauline Georgieva Studentische Assistenz Tim Bruns Referent Politik AG Energiepolitik & Kommunikation Uwe Knickrehm Geschäftsführer Johanna Kardel Referentin Politik AG Umweltschutz AG Recht AG Engineering Paula Segelken Referentin Technik AG Betrieb Unter-AG HSE Innerhalb der Arbeitsgruppen werden weitere themenbezogene Arbeitskreise, Workshops und Studien organisiert und durch die Geschäftsstelle betreut. 30.03.19 4 Übersicht möglicherweise noch unvollständig, = Beitritt möglicherweise kostenpflichtig, da ein externer Auftrag vergeben wurde

Unsere Ziele Die Energiewende in Deutschland und Europa soll gelingen. Das ist unser oberstes Ziel. Deswegen arbeiten wir gemeinsam für den sicheren und kosteneffizienten Ausbau der Offshore-Windenergie. - Voranbringen der politischen, regulatorischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen - kontinuierlicher Erfahrungsaustausch mit politischen Akteuren auf Landes- und Bundesebene - Für einen starken Auftritt nach außen sind auch die Vertreter der Medien ein wichtiger Ansprechpartner für den BWO und unsere Mitglieder. 30.03.19 5

Offshore-Wind ist gut im Wettbewerb Stromgestehungskosten von Neuanlagen in Deutschland (in ct/kwh) bei erneuerbarer und konventioneller Stromerzeugung. Quelle: KfW, *Offshore-Wind: Ausschreibungsergebnisse für Inbetriebnahme ab 2020 Stromgestehungskosten von Wind auf See heute auf Niveau neuer fossiler/atomarer Anlagen Inklusive externer Kosten (wie CO2) ist Offshore-Wind-Strom bereits deutlich günstiger 30.03.19 6

Power für die Wirtschaft Arbeitsplätze Offshore 2015 nach Beschäftigungsfeld (Quelle: BMWi 2016) und Vollzeitstellen in der Offshore-Branche. Quelle: GWS 2017 27.000 Zahl der Arbeitsplätze hat sich binnen fünf Jahren verfünffacht, Stand 2017: Über 27.000 Beschäftigte Über 28% der Stellen in Service und Wartung. Tendenz: steigend Deutsche Hersteller sind weltweit gefragt. Konsequenter Ausbau im Heimatmarkt unterstützt den Export 40% der Arbeitsplätze für Offshore-Wind liegen jenseits der Küsten vor allem in NRW, Bayern und Baden-Württemberg 30.03.19 7

Pluspunkt: Akzeptanz für Wind auf See hoch Wie beurteilen Sie den Ausbau von Windenergie auf See, also Windanlagen in Nord- und Ostsee? Stimme dem Ausbau überhaupt nicht zu 8% Stimme dem Ausbau eher nicht zu 8% Weiß nicht / keine Angabe 16% Nur 16 % der Befragten haben eine ablehnende Haltung zum Ausbau von Windenergie auf See Stimme dem Ausbau weder zu noch nicht zu 17% Stimme dem Ausbau voll und ganz zu 23% Stimme dem Ausbau eher zu 29% Mehr als die Hälfte stimmt dem Ausbau zu 30.03.19 8 Quelle: YouGov, November 2017, Basis (2099) Wie beurteilen Sie den Ausbau von Windenergie auf See, also Windanlagen in Nord- und Ostsee? (Skala 1-5)

Offshore Windenergie Ziele anpassen! Die Situation im Jahr 2014 2018 Erneuerbaren-Ziel der Bundesregierung bis 2030 Fördersatz Offshore-Wind 50% der Stromerzeugung 65% der Stromerzeugung 19,4 Cent / kwh nach Ausschreibungen 0,0 Cent / kwh für große Projekte Arbeitsplätze Offshore 18.700 Beschäftigte 27.000 Beschäftigte Offshore-Wind Ausbauziel 15 GW bis zum Jahr 2030 15 GW bis zum Jahr 2030 30.03.19 9

Geplanter Ausbau 3,0 GW 2,5 GW 2,0 GW Beschlossene Entwicklung im Ausschreibungssystem Prognose bis 2020 Bisheriger Zubau 1,5 GW 1,0 GW 0,5 GW 0,0 GW 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 Altes Förderregime [7,7 GW] Übergangssystem [3,1 GW] Zentrales System [4,2 GW] in Summe 15 GW bis 2030 30.03.19 10

Geplanter Ausbau Deckel anheben! 3,0 GW 2,5 GW 2,0 GW Ergänzungsvorschlag Beschlossene Entwicklung im Ausschreibungssystem Prognose bis 2020 Bisheriger Zubau 1,5 GW 1,0 GW 0,5 GW 0,0 GW 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 Altes Förderregime [7,7 GW] Übergangssystem [3,1 GW] Zentrales System [4,2 GW] in Summe 20 GW bis 2030 30.03.19 11

Technische Herausforderungen Elektrisches Verhalten Verhalten im Betrieb Gleichstrom-Übertragung Logistik Wartungskonzepte Bewohnte Plattform? Korrosionsschutz Hoher Salzgehalt feuchte Umgebung Herausforderungen - Schutz der Umwelt - Kostendruck / Wettbewerb - Extreme Wetter-/Randbedingungen - Regulatorische Rahmenbedingungen - Harmonie mit Schiffs- und Flugverkehr Fundamente Kostendruck Stahlpreis Schallemissionsminderung während Installation 30.03.19 12

Technische Herausforderungen Beispiele Elektrisches Verhalten Verhalten im Betrieb Gleichstrom-Übertragung Logistik Wartungskonzepte Bewohnte Plattform? Korrosionsschutz Hoher Salzgehalt feuchte Umgebung Herausforderungen - Schutz der Umwelt - Kostendruck / Wettbewerb - Extreme Wetter-/Randbedingungen - Regulatorische Rahmenbedingungen - Harmonie mit Schiffs- und Flugverkehr Fundamente Kostendruck Stahlpreis Schallemissionsminderung während Installation 30.03.19 13

Korrosionsschutz Ursachen für Beschädigung von Beschichtungssystemen Uzureichende Beschichtung 24% Mechanische Beschädigung 30% Schweißen / Brennen 11% Fehlerhafte Auslegung/Design 30% Umweltbelastungen 5% Quelle: Momber, A. (2016). Quantitative performance assessment of corrosion protection systems for offshore wind power transmission platforms. Renewable Energy, 94, 314 327. https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.03.059 // Figure 3: Summary of 750 inspection results on OWEA platforms in the North Sea and the Baltic Sea according to the causes of damage. 30.03.19 14

Schutz von Anfang an mitdenken Kostendruck vs. Qualitätssicherung Innovationen Thermal-Spray-Aluminiumverfahren (TSA) von E.ON und Ramboll im Windpark Arkona Bild: Pressemitteilung E.ON E.ON setzt erstmals innovative Korrosionsschutztechnologie für Windpark-Fundamente in der Ostsee ein link Definition von Mindestanforderungen Standard von BAW und VGB erarbeitet Gemeinsamer Termin mit BWO und WAB 30.03.19 15

Fundamente Ein Überblick Größere Anlagen bedeuten auch größere Lasten für die Fundamente Typ stark abhängig von Eigenschaften des Bodens Wassertiefe Schallemissionen bei der Installation der Fundamente 30.03.19 17

Fundamente - Typen Bild: Konstantinidis, E., & Botsaris, P. (2016). Wind turbines: current status, obstacles, trends and technologies. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 161, 12079. https://doi.org/10.1088/1757-899x/161/1/012079 Floating als Lösung für tiefe Gewässer Global Outlook Bild: https://www.equinor.com/en/whatwe-do/hywind-where-the-wind-takesus.html#why-hywind Bild: http://www.principlepowerinc.co m/en/windfloat Hywind WindFloat Bild: https://www.equinor.com/ en/what-we-do/hywind-where-the-wind-takes-us.html#why-hywind 30.03.19 18

Fundamente - Installation Abschirmung am Rammpfahl Vergrämung, Ramp-Up, Vermeidungsund Minderungsmaßnahmen Blasenschleier, Schallschutzmäntel, Kofferdamm, Hydroschalldämpfer Schallarme Gründungsvarianten Bild oben: https://www.carbontrust.com/offshorewind/owa/demonstration/blue-pilot/ Bind unten: https://fistuca.com/blue-piling-technology/technology/ Bild: https://www.vanoord.com/news/2018-van-oord-install-innovative-suction-bucketfoundations-deutsche-bucht-offshore-wind-farm 30.03.19 19

Wartung und Logistik Die Trends Digitalisierung und Automatisierung der Prüfungen und Wartungen Wartungsarme Technik einsetzen Oben: https://skyspecs.com/mediakit/ Links: https://www.anybotics.com/anymal-legged-robot/ Unten: BSH, Flächenentwicklungsplan 2019 (Entwurf) Bemannt oder unbemannt? Zugang über den Wasser- oder Luftweg? Standardisierung und Regelwerke 30.03.19 21

Digital und Automatisch Vermehrter Einsatz von Robotertechnik Prüfung und Wartung: vor allem unter Wasser und in der Luft (HSE-Risiken) Transportmittel Digitalisierung der Prozesse Synergien nutzen auch Windpark-übergreifend? Fehler und Abnutzung über Messdaten vorhersagen Bild oben: https://robohub.org/anymalrobot-tested-on-offshore-platform/ Bind links: https://skyspecs.com/mediakit/ 30.03.19 22

Wartungsarme Technik Größere Turbine à weniger Turbinen warten Fokus: Design optimieren, gute Qualität einbauen Wartungsintensive Teile vermeiden / optimieren Fehler vermeiden / früh erkennen Bild: Schmieder M., von Regius B., Leyendecker B. (2018) Beschaffungsmanagement. In: Qualitätsmanagement im Einkauf. Springer Gabler, Wiesbaden Systeme zur Zustandsüberwachung einsetzen 30.03.19 23

Zur Wartung wohnen auf der Plattform? Anfahrtszeit zur Turbine vs. Kosten für dauerhafte Bemannung Ø Wartungsarme Technik! Ø Automatisierte Wartung Quelle: https://overdickoffshore.com/projects/offshore-wind/moabgt1 Quelle: http://www.trianelborkum.de/en/bilder/bausphase/ Quelle: BSH, Flächenentwicklungsplan 2019 (Entwurf) 30.03.19 24

Zugang über den Wasser- oder Luftweg? Helikopterlandedeck erforderlich à zusätzliche Infrastruktur Internationale Flugräume Längere, langsamere Wege Bei mehr Wetterverhältnissen einsetzbar Überstiegslösungen 30.03.19 25

Elektrisches Verhalten im Betrieb Schwingende Systeme Kombinationen aus Gleich-/Wechselstrom Mehrere Spannungsebenen Einzelnen Anlagen / ganzer OWPs / ganzer Cluster Ø Modellierung und Simulation elektrisches Verhalten 30.03.19 27

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Logistik Wartungskonzepte Bewohnte Plattform? Herausforderungen - Schutz der Umwelt - Kostendruck / Wettbewerb - Extreme Wetter-/Randbedingungen - Regulatorische Rahmenbedingungen - Harmonie mit Schiffs- und Flugverkehr Elektonik Viele Herausforderungen Viele Möglichkeiten neue Lösungsansätzen zu entwickeln Verhalten im Betrieb Gleichstrom-Übertragung Korrosionsschutz Hoher Salzgehalt feuchte Umgebung Fundamente Kostendruck Stahlpreis Schallemissionsminderung während Installation 30.03.19 28

Bundesverband der Windparkbetreiber Offshore e.v. Schiffbauerdamm 19 10117 Berlin Telefon: 030 2844 9341 Mail: p.segelken@bwo-offshorewind.de

Bildquellen Folgende Icons von The Noun Project wurden verwendet Helicopter by art shop from the Noun Project Dolphin by Ben Didier from the Noun Project Research Vessel by Peter van Driel from the Noun Project seagull by Daniela Baptista from the Noun Project seagull by Bakunetsu Kaito from the Noun Project Wind Turbine by Arthur Bauer from the Noun Project 30.03.19 30