Offshore-Wind - Eine kurze Geschichte

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© Peterjohn Chisholm / AdobeStock

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Alles Gute zum 80. Geburtstag, Maritime Reporter & Engineering News ! Achtzig Jahre sind eine bedeutende Veröffentlichung und Geschäftsleistung!
Geburtstage werfen immer einen Blick zurück. Ein 80-jähriger Rückblick beginnt 1939, dem Ende eines sehr herausfordernden Jahrzehnts, und der Beginn der Ereignisse hallt noch heute nach. Die wichtigste Geschichte der Geschichte ist in den letzten 80 Jahren enthalten.

In all diesen Jahrzehnten dominierte die Energie. Denken Sie etwa an den Energieverbrauch, der nach dem Zweiten Weltkrieg von 1950 bis 1975 begann. Es gab Strom für alles, von scheinbar endlosen Öl-, Gas- und Kohlequellen bis hin zur Atomenergie.
Als nächstes Energie von 1975 bis 2000 zurückrufen. Nicht so glücklich. Am schockierendsten - tatsächliche Energieknappheit und explodierende Kosten. Genauso schockierend: soziale und ökologische Katastrophen, die nicht mehr beiseite geschoben werden konnten, von Exxon Valdez über ruinöse Bergwerke bis Three Mile Island und Stadtsmog.
Denken Sie jetzt an die letzten 19 Jahre. Das Bakken-Feld. Das Perm-Becken. Tiefsee-Extraktion. Und eine anspruchsvolle Branche, die für jedes Spiel an jedem Ort bereit ist und auf höchstem wissenschaftlichen und technischen Niveau arbeitet.

Aber in den letzten 19 Jahren gab es große Veränderungen. Öl und Gas und Kohle sind nicht mehr die ganze Geschichte. Erneuerbare Energien - Sonne und Wind - rücken näher in den Mittelpunkt, wo sie bleiben und zunehmen werden. Warum? Weil Menschen erneuerbare Energien mögen. Sie wollen keine Energie-Schuld fühlen. Oder genauer gesagt: Schuld an den Auswirkungen von Energie, von Kohleschlamm über Deepwater Horizon bis hin zum Klima und der Überwachung abgebrannter Brennelemente über tausend Jahre.

Machen Sie keinen Fehler, die Welt wird in den nächsten 80 Jahren reichlich Öl und Gas haben - verantwortungsbewusst zurückgewonnen und produziert, aber in Zukunft in hocheffizienten Motoren genippt und nicht verschlungen.

In den nächsten 80 Jahren hat die Welt das doppelte Glück, die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, wiederum hauptsächlich aus Wind- und Sonnenenergie, zu regulieren. Dies sind keine zufälligen, getrennten Gelegenheiten. Wie jeder Fortschritt sind diese Entscheidungen evolutionär, da Entscheidungen getroffen wurden und die Arbeit vor Jahren begonnen hat.

Im Geiste des Rückblicks finden Sie hier einen kurzen Überblick über den Offshore-Wind und wie sich seine Entwicklung parallel zum 80-jährigen Erfolg von Maritime Reporter entwickelt hat. Vergleichbar ist Offshore-Wind ein Neuling (okay, Windkraft für Schiffe und Boote nicht mitgerechnet). Der erste kommerzielle Offshore-Windpark wurde 1991 in Dänemark gebaut. Das erste US-Projekt auf Block Island, RI, im Jahr 2016!

Um eine Zeitleiste in einem modernen Kontext zu setzen, stützt sich dieser Aufsatz auf eine faszinierende Geschichte der Windenergie, die vom US-Energieministerium entwickelt wurde. An Land beginnt die Geschichte von DOE im Jahr 1850, als die US Wind Engine Company von Daniel Halladay und John Burnham gegründet wurde.
Im Jahr 1890 wurden Windmühlenblätter aus Stahl erfunden, was zur Entwicklung eines ikonischen westlichen Symbols führte.
Wichtige Lehre: Die technologische Entwicklung ist nach wie vor für alle Energieverbesserungen von entscheidender Bedeutung.

Im Jahr 1893 zeigten fünfzehn Windmühlenhersteller auf der Weltausstellung in Chicago Windenergie. Verschiedene Modelle, Holz, Stahl und Eisen, waren an bestimmte Orte und Bedingungen anpassbar.

Nach 1893 springt die Zeitlinie von DOE von 48 Jahren auf 1941 und verzeichnet, dass die größte Windkraftanlage der Zeit 1,25 Megawatt an ein Versorgungsunternehmen in Vermont lieferte. Aber es gibt eine Lehre in dieser Lücke von fast einem halben Jahrhundert. Amerikas Elektrizitätswerke hatten sich schnell entwickelt, aber ohne Wind. Elektrische Systeme und neue Anforderungen an Systeme erforderten eine konstante und konstante Stromversorgung - denken Sie an Kohle und Wasser. Intermittierender Wind war für abgelegene, singuläre Orte in Ordnung, aber zum Beispiel für neue elektrifizierte Stadtbahnen nicht ausreichend.

Dann springt die Zeitleiste um weitere 29 Jahre auf 1970. Sie verzeichnet: „Der Preis für Öl explodiert, ebenso wie das Interesse und die Forschung an Windenergieanlagen und deren Stromerzeugung.“

Dann beschleunigen sich die Ereignisse:

- 1978 - Präsident Carter unterzeichnete das Gesetz über die Regulierung öffentlicher Versorgungsunternehmen, wonach Unternehmen eine bestimmte Menge Strom aus erneuerbaren Energiequellen, einschließlich Windkraft, beziehen müssen.

- 1980 - In Kalifornien werden die ersten Windparks im Versorgungsmaßstab installiert.

- 1981 - Die NASA-Wissenschaftler Larry Viterna und Bob Corrigan entwickeln die „Viterna-Methode“, die die am weitesten verbreitete Methode zur Vorhersage der Leistung von Windkraftanlagen darstellt und die Effizienz der Turbinenleistung bis heute steigert.

- 1991 - Dänemark - Dong Energy (jetzt Orsted) hat Windby in Betrieb genommen, den ersten Offshore-Windpark, der in einer Wassertiefe zwischen zwei und fünf Metern errichtet wurde. Die 11 Turbinen von Windby versorgten fast 2200 Haushalte mit Strom. Es dauerte 25 Jahre, länger als erwartet, und wurde 2017 abgebaut. Windby war von unschätzbarem Wert als Arbeitslabor, das dänischen Unternehmen dabei half, sowohl technisches Know-how als auch das Erlernen des Exports dieses neuen Offshore-Geschäfts zu erwerben. Die vielleicht wichtigste Lektion: Windby diente als Kraftwerk und ergänzte und vervollständigte ein elektrisches Gesamtsystem.

- 1992 - Präsident Bush unterzeichnete das Gesetz über die Energiepolitik, in dem eine Produktionssteuergutschrift von 1,5 Cent pro Kilowattstunde für durch Windkraft erzeugten Strom genehmigt und der Schwerpunkt wieder auf die Nutzung erneuerbarer Energien gelegt wurde.

- 1993 - Das National Wind Technology Center wird gegründet.

- 2011 - Ein wichtiges Dokument: DOEs National Offshore Wind Strategy, ein Partnerschaftsprojekt mit dem Innenministerium. Das Ziel: Reduzierung der Energiekosten durch Technologieentwicklung und Verkürzung der Bereitstellungszeiten.

Gary Norton ist Senior Renewable Energy Technologies Advisor im DOE-Büro für Windenergietechnologien. Norton war ein mitwirkender Autor der Strategie 2011 und des Strategie-Updates 2016. Er wurde gefragt: Wie geht es dem Offshore-Wind - er bewegt sich zu langsam oder wo müssen wir sein?
"Ich denke, wir machen es wirklich gut", antwortete Norton. Er nannte die Zusammenarbeit zwischen Behörden als besonders wichtig und produktiv, wobei DOE sich auf technische Fortschritte konzentrierte, die die Kosten der Offshore-Windenergie senken würden, während das Bureau of Ocean Energy Management (BOEM) nach besten Möglichkeiten arbeitete, um den komplexen Regulierungsprozess für ozeanbasierte Windenergie zu beschleunigen projekte.

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Gary Norton, Senior Berater für erneuerbare Energietechnologien, US-Energieministerium, Büro für Energieeffizienz und erneuerbare Energien, Büro für Windenergietechnologien / Büro für Wasserkrafttechnologien

Norton sagte, die ursprünglichen Projektionen in der Strategie von 2011 seien "ziemlich ehrgeizig". Jetzt jedoch "heben sich die Dinge in vielen Staaten mit vielen Projektentwicklern und engagierter finanzieller Unterstützung wirklich ab". Als diese Arbeit begann, dominierte die Unsicherheit. "Jetzt ist es soweit", sagte er und verwies zum Beispiel auf die enormen Anstiege bei den Standortbewertungen. "In Massachusetts", so Norton, "stiegen die jüngsten Mietverträge für die Windenergiebranche von 42 Millionen US-Dollar vor einigen Jahren auf 135 Millionen US-Dollar und nur 1,5 Millionen US-Dollar in einer früheren Angebotsrunde."

Ein weiteres wichtiges Ergebnis der Strategie: das National Research and Development Consortium, dem derzeit die meisten großen Offshore-Windentwickler und vier Agenturen der Atlantikküste von Massachusetts bis Virginia angehören. Im Jahr 2018 wählte DOE die New Yorker Behörde für Energieforschung und -entwicklung (NYERDA) als Konsortialverwalter. DOE steuerte 20,5 Millionen US-Dollar für wettbewerbsorientierte F & E-Projekte bei, und NYSERDA erreichte diesen Betrag.

Schließlich betonte Norton die Bedeutung der Wirtschaftsanalysen von DOE in Bezug auf Offshore-Windenergie und wie diese sich am besten in den gesamten Energiemarkt einfügen und dessen Wert maximieren lassen. Ebenfalls kritisch: die sich abzeichnende und zunehmende Neubewertung vieler Häfen an der Ostküste, die sich darauf vorbereiten und positionieren, eine führende Rolle in der maritimen Logistik zu spielen, die für den Aufbau einer völlig neuen Energiewirtschaft erforderlich ist.

2013 - Ein kritisches Projekt: Bau der ersten schwimmenden Offshore-Windkraftanlage, die ans Netz geht. Dies war eine DOE-Partnerschaft mit der University of Maine, in der eine schwimmende 20-kW-Plattform-Windkraftanlage aus Beton-Verbundwerkstoff im Maßstab 1: 8 zum Einsatz kam - die erste auf der Welt. Dieses Projekt wird die Planung und den Bau von zwei schwimmenden Offshore-Windenergieanlagen in Originalgröße betreffen. Die Fertigstellung ist für 2021 geplant. Das Projekt basiert auf der patentierten VolturnUS-Plattformtechnologie, einem schwimmenden Betonrumpf, der Windenergieanlagen in Wassertiefen von 45 Metern tragen kann oder mehr (erinnere dich an Windbys 2-5 Meter Tiefe).

Habib Dagher, PhD, PE, ist Executive Director am Advanced Structures and Composites Center der University of Maine.
Dagher erklärte, dass Maine von hohen Energiekosten geplagt wurde. Maines anfängliches Interesse an Offshore-Windenergie begann mit einer großen Frage: Wie viel Strom benötigen wir für alles, von Wärmepumpen bis hin zu Elektrofahrzeugen? In Maine hat Offshore-Wind ein geschätztes Potenzial von 160 Gigawatt. Laut Dagher verbraucht der gesamte Staat etwa 2,4 GW. Nur 3% der potenziellen Windenergie des Ozeans würden alle Anforderungen von ME erfüllen!

Tiefes Wasser verhindert jedoch Turbinen mit festem Boden. Daher die Erforschung der schwimmenden Technologie. UofM konzentrierte sich auf Schlüsselprobleme: Stabilität, Stürme, Design. Laut Dagher hat das verkleinerte Modell alle Tests bestanden, von der Netzverbindung bis zur Überwindung eines 500-jährigen Sturms.
Aber die größte Auszahlung? Modellieren. Laut Dagher werden UofM-Energiemodelle einfachere, schnellere und genauere Auswertungen und Bewertungen ermöglichen, um den Projektstandort mit den Geräten, Materialien und der Positionierung abzustimmen. All dies bedeutet günstigere Energie aus Offshore-Windenergie.

- 2016 - Start des Block Island Windparks in Rhode Island, dem ersten kommerziellen Offshore-Windprojekt in den USA. Es ist relativ klein - 30 Megawatt, ein von Deepwater Wind entwickeltes Projekt.

- 2018 - Das DOE meldet (Daten für 2017), dass in den USA insgesamt 25.434 MW Offshore-Windenergie in Vorbereitung sind. Projekte befinden sich in New York, New Jersey, Massachusetts und Virginia.

Weltweit (Daten von 2017) wurden 3.387 MW Offshore-Windkapazität in Betrieb genommen, was zu einer kumulierten installierten globalen Kapazität von 16,3 GW führte. Großbritannien ist der größte Offshore-Windmarkt mit 5.824 MW installierter Leistung, gefolgt von Deutschland (4.667 MW), China (1.823 MW), Dänemark (1.399 MW) und den Niederlanden (1.124 MW).

DOE berichtet, dass die Auktionspreise weltweit weiter fallen. Im Jahr 2017 gaben Entwickler vier Gebote ab, die als „Nullsubvention“ bezeichnet wurden.