VGROW: Validierung einer Gründungsverstärkung für das Repowering von Offshore-Windenergieanlagen

Auf einen Blick

• Das Repowering älterer Windenergieanlagen auf See wird erheblich nachhaltiger, wenn vorhandene Gründungsstrukturen verstärkt und weiter verwendet werden können.
• Im Projekt InGROW hat das Fraunhofer IWES ein Konzept zur Erhöhung der Tragfähigkeit von bestehenden Monopiles entwickelt und patentiert. Das Forschungsvorhaben VGROW validiert nun die technische und wirtschaftliche Umsetzbarkeit des InGROW-Gründungskonzepts.
• Das Fraunhofer IWES verantwortet als Projektkoordinator unter anderem die Aufstellung des Validierungskonzepts sowie die Entwicklung eines großmaßstäblichen Demonstrators.

Herausforderung

Während an Land der Austausch von älteren Windenergieanlagen gegen neue leistungsstärkere am gleichen Standort einen wachsenden Teil der neugeplanten Projekte ausmacht, ist das so genannte Repowering auf See noch selten. Ein Grund dafür liegt in der technischen Herausforderung: Die Fundamente, auf denen die Anlagen im Meeresboden verankert sind, weisen in der Regel keine ausreichende Tragfähigkeit für die Lasten einer größeren Windturbine auf. Daher ist es notwendig, die Strukturen entsprechend zu verstärken.

Das von Fraunhofer IWES entwickelte InGROW-Konzept adressiert genau diese Lücke: Hierbei wird eine Jacket-artige Überstruktur um den bestehenden Monopile installiert und auf Saugeimerfundamenten (engl. suction caissons/buckets) gegründet. Das entstehende hybride Gründungssystem erhöht die Tragfähigkeit und Steifigkeit und kann den Ersatz einer 3,6-MW-Anlage durch eine moderne Turbine bis etwa 10 MW ermöglichen. Die Umsetzung dieses Konzepts im Realmaßstab setzt jedoch einen belastbaren Anwendbarkeitsnachweis unter realitätsnahen Bedingungen voraus. 

Lösung

Hier setzt das Forschungsprojekt VGROW an. Ziel ist es, die technische und wirtschaftliche Umsetzbarkeit des InGROW-Gründungskonzepts zu validieren und den zugehörigen Technologischen Reifegrad (engl. TRL) auf 5 zu erhöhen. Hierzu entwickelt das Fraunhofer IWES unter fachlicher Beratung eines projektbegleitenden Beirats einen großmaßstäblichen Demonstrator, der anhand eines passenden Validierungskonzepts auf Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit geprüft wird. Zudem werden Design-Empfehlungen und der Entwurf einer Muster-Nachweisführung für das InGROW-Konzept erarbeitet, was einen wichtigen Schritt in Richtung Marktreife darstellt. 

Mehrwert  

Die Verstärkung bestehender Monopiles für die Weiterverwendung schafft die Basis für ein ressourcenschonendes Repowering und höhere Effizienz durch größere Turbinen bei reduzierter Anlagenzahl. Mit der Validierung des InGROW-Konzepts, einem großmaßstäblichen Demonstrator und einer Muster-Nachweisführung werden technische, wirtschaftliche und genehmigungsrelevante Aspekte adressiert. Damit wird ein wichtiger Grundstein für die Vorbereitung von Pilotanlagen gelegt. Mit Blick auf den hohen Monopile-Anteil in Europa, besitzt das InGROW-Konzept hohes Skalierungspotenzial und kann das Repowering auf See beschleunigen.