Offshore-Windpark alpha ventus

alpha ventus (anfangs Offshore-Windpark Borkum West oder Testfeld Borkum West genannt) ist ein Offshore-Windpark mit zwölf Windkraftanlagen vor der niedersächsischen Nordseeküste in der Deutschen Bucht.

Offshore-Windpark alpha ventus
Der Offshore-Windpark alpha ventus von Süden gesehen, rechts die Umspannstation (Luftbild im Mai 2012) Der Offshore-Windpark alpha ventus von Süden gesehen, rechts die Umspannstation (Luftbild im Mai 2012)
Lage
Offshore-Windpark alpha ventus (Deutschland) Deutschland
Koordinaten	54° 0′ 30″ N, 6° 35′ 54″ O54.0083333333336.5983333333333
Land	Deutschland Deutschland
Gewässer	Nordsee
Daten
Typ	Offshore-Windpark
Primärenergie	Windenergie
Leistung	60 MW (elektrisch)
Eigentümer	47,5 % EWE 26,25 % RWE Renewables 26,25 % Vattenfall
Betreiber	Deutsche Offshore Testfeld- und Infrastruktur GmbH &Co. KG
Projektbeginn	1999
Betriebsaufnahme	27. April 2010, Probebetrieb von drei Windkraftanlagen am 12. August 2009
Gründung	Jacket, Tripod
Turbine	12 × 5-MW-Klasse: 6 × Areva Multibrid M5000 6 × REpower Systems 5M126
Eingespeiste Energie 2010–2019	durchschnittlich pro Jahr 201 GWh
Eingespeiste Energie seit Inbetriebnahme	2100 GWh
Website	www.alpha-ventus.de
Stand	2019

f2

Betrieb und Bedeutung

Der Park ist der erste Offshore-Windpark in der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone, der in Betrieb ging. Das Pilotprojekt hat ein Investitionsvolumen von 250 Millionen Euro (rund 4100 Euro/kW) und wird vom Bundesumweltministerium (BMU) mit 30 Millionen Euro gefördert. Die EU-Kommission hat diesen Zuschuss im Jahr 2010 genehmigt. Ursprünglich war eine Investitionssumme von 190 Millionen Euro geplant.

Offshore-Anlagen erhielten nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (§ 31 Abs. 3) mit 19 ct/kWh statt ca. 9,2 ct eine höhere Anfangsvergütung als Windkraftanlagen an Land, wodurch die durchschnittliche Einspeisevergütung über den gesamten Betriebszeitraum deutlich höher liegt als bei Onshore-Anlagen. Die mittlere Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe liegt bei ca. 10 m/s, der ursprünglich prognostizierte jährliche Energieertrag betrug rund 220 GWh. Nach drei Jahren lag die mittlere jährliche Produktion bei rund 253,3 GWh; ca. 10 % mehr, als ursprünglich erwartet. In den ersten fünf Betriebsjahren wurden im Schnitt 4120 Volllaststunden erreicht.

Im Jahr 2011 wurden 267 GWh produziert, was einem Kapazitätsfaktor von gut 50 % bzw. 4450 Volllaststunden entspricht. 2012 produzierte alpha ventus rund 268 GWh, entsprechend 4460 Volllaststunden, wodurch der Windpark wie 2011 etwa 15 % über dem prognostizierten Ertragswert lag. Im Jahr 2013 wurden durch vier windschwache Monate und Abschaltungen wegen Wartungsarbeiten an einzelnen Anlagen lediglich 224,6 GWh gewonnen. Durch den Tausch einzelner Komponenten lag der Ertrag im Jahr 2014 nur bei 235,6 GWh, das ergab insgesamt einen durchschnittlichen jährlichen Ertrag von 248,73 GWh seit 2011. 2015 wurden 242,18 GWh Strom produziert.

Der Windpark wird von der Deutschen Offshore Testfeld- und Infrastruktur GmbH & Co. KG (DOTI) betrieben, einer Zweckgesellschaft der Unternehmen EWE (47,5 %), RWE Renewables und Vattenfall (je 26,25 %).

Lage

Lage des Windparks in der Nordsee mit dem Seekabel zum Festland
Aufteilung der Windpark-Fläche mit den zwölf Windenergieanlagen, Lage der Umspannplattform und FINO 1

Windparks in der Deutschen Bucht

Der Windpark befindet sich 43 bis 45 Kilometer nordnordwestlich der Insel Borkum in der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) der Nordsee, also außerhalb der 12-Seemeilen-Grenze. Die Wassertiefen betragen hier, je nach Tide, etwa 27–30 Meter.

Die Eckkoordinaten sind:

• Südwest: 54° 0′ 0″ N, 6° 34′ 24″ O546.5733333333333
• Nordwest: 54° 1′ 36″ N, 6° 34′ 24″ O54.0266666666676.5733333333333
• Nordost: 54° 1′ 36″ N, 6° 37′ 18″ O54.0266666666676.6216666666667
• Südost: 54° 0′ 0″ N, 6° 37′ 24″ O546.6233333333333 (Umspannplattform)

Direkt benachbart, ca. 400 Meter westlich des Parks, liegt die Forschungsplattform FINO 1. Der Abstand der vier Dreierreihen zueinander beträgt etwa 800 m (genau: 798 m, 761 m, 816 m). Auch innerhalb der Reihen besteht dieser Abstand.

Geschichte

Der Offshore-Windpark alpha ventus im Juli 2009

Das Projekt wurde als Testanlage für die Offshore-Nutzung von Windenergie geplant. 1999 stellte die Prokon Nord Energiesysteme GmbH aus Leer den Antrag auf Errichtung eines Windparks nördlich von Borkum. Die Genehmigung wurde am 9. November 2001 vom in der AWZ zuständigen Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) erteilt, wobei als Frist für den spätesten Baubeginn der 1. April 2004 vorgesehen war. Im September 2005 wurde das Projekt an die vom Bundesumweltministerium initiierte „Offshore-Stiftung“ übergeben. In den Folgejahren wurde das Projekt von der Deutschen Offshore-Testfeld- und Infrastruktur-GmbH & Co. KG (DOTI) weiterentwickelt.

Im Jahre 2007 wurde mit der Verlegung des Seekabels begonnen und im Juni der Liefervertrag für die Windkraftanlagen unterzeichnet. Im Juli 2008 begann der Aufbau der Plattform „alpha ventus“ mit der Umspannanlage. Die Errichtung der ersten sechs Windkraftanlagen musste wegen schlechter Wetterbedingungen mehrmals verschoben werden, so dass sie erst im Sommer 2009 aufgestellt wurden. Für das zweite Baufeld wurde das bestehende Sperrgebiet als Sicherheitszone am 27. März 2009 nach Norden ausgedehnt.

Am 15. Juli 2009 wurde das erste Windrad montiert. Nach der Errichtung der ersten fünf Windkraftanlagen befanden sich ab dem 12. August 2009 die ersten Anlagen „AV 8“, „AV 9“ und „AV 12“ im sogenannten Einstellbetrieb. Am 16. November 2009 waren alle zwölf Windräder montiert. Bis zum Jahresende 2009 nahmen die letzten sechs den Betrieb auf. Am 27. April 2010 wurde der Windpark offiziell in Betrieb genommen.

Technik

Windturbinen

Die drei südlichen Windkraftanlagen „AV 10“ (hinten) bis „AV 12“ mit der Umspannplattform „alpha ventus“

Die drei nördlichen Windkraftanlagen vom Typ REpower 5M126

Es werden zwölf Anlagen der 5-MW-Klasse von zwei verschiedenen Herstellern eingesetzt:

• Die südlichen sechs sind vom Typ Multibrid M5000 der Firma Areva Wind GmbH. Sie haben eine Nabenhöhe von rund 90 m (über Wasser) und einen Rotordurchmesser von 116 m. Diese Anlagen sind für eine Lebensdauer von zwanzig Jahren ausgelegt. Ihr stählerner Turm verzweigt sich unter Wasser zu einem dreibeinigen Stativ (Tripod) von fast 25 Metern Kantenlänge, das auf Pfählen gegründet ist. Dieser Unterbau soll eine Lebensdauer von sechzig Jahren haben.
  Die Einschaltwindgeschwindigkeit liegt bei rund 3,5 m/s (Windstärke 3), Nennleistung wird ab rund 12,5 m/s erreicht (Windstärke 6), ab einer Windgeschwindigkeit von etwa 25 m/s (Windstärke 10) werden die Anlagen abgeschaltet und vom Netz genommen. Die Gondelmasse inklusive Rotor beträgt etwa 309 t, die verbaute Stahlmasse (Tripod-Fuß, Turm, Gondel) beläuft sich auf etwa 1000 Tonnen. Aufgrund von zu starker Erhitzung der Gleitlager infolge eines Materialfehlers mussten 2010 bei allen Multibrid-Anlagen die Gondeln ausgetauscht werden.
• Die nördlichen sechs Windturbinen vom Typ REpower 5M126 der Firma REpower Systems mit Rotoren von 126 Metern Durchmesser in 92 m Höhe wurden auf Jacket-Fundamenten installiert. Diese wurden auf einer kleineren Grundfläche mit vier Pfählen befestigt. Die Höhe des Jacketfundaments beträgt zirka 57 Meter, die Jacketmasse rund 320 Tonnen, zusammengesetzt aus Standard-Bohrfeldrohren, die Jacket-Grundfläche rund 17 × 17 m².

Umspannplattform „alpha ventus“

Nach anfänglichen Problemen gab der Betreiber am 30. Juni 2011 in einer Pressemitteilung bekannt, dass die zwölf installierten Windkraftanlagen an fast 98 % der Tage einsatzbereit gewesen seien.

Umspannplattform

Die Plattform mit dem Umspannwerk wurde im September 2008 an der südöstlichen Ecke des Projektgebietes als seeseitiger Anschluss zur Drehstrom-Seekabel-Verbindung („Windnet“) zum Land errichtet.

Der Stahlbau wurde von der Bremerhavener Firma WeserWind GmbH Offshore Construction Georgsmarienhütte in Wilhelmshaven gefertigt. Die Elektroausstattung wurde von Areva übernommen.

Leerrohr für Seekabel am Nordstrand von Norderney

Seekabel

Hergestellt wurden die Kabel von den Norddeutschen Seekabelwerken in der größten Verseilmaschine der Welt (Stand 2009). Die Anschlusskabel von jeweils drei Windrädern werden zusammengefasst und als 30-kV-Kabel zum Umspannwerk auf der Offshore-Plattform „alpha ventus“ geleitet. Hier wird die Spannung auf 110 kV umgespannt und durch ein Seekabel über die Insel Norderney zum Festland nach Hilgenriedersiel geleitet, von dort mit Erdkabel weiter zum Umspannwerk Hagermarsch. Das Kabel wurde in drei Teilen (vom Festland nach Norderney, durch die Insel hindurch und von dort zum Windpark) verlegt und ist insgesamt 60 km lang. Die beiden Abschnitte im Wasser wurden von Oceanteam Power & Umbilical GmbH verlegt. Das Kabel, das alpha ventus mit dem Stromnetz des Festlandes verbindet, verläuft im Bereich der Insel Norderney in einem Leerrohrsystem, in das neben dem Stromkabel für alpha ventus auch Kabel zur Netzanbindung weiterer Windparks vor der Küste (z. B. HGÜ BorWin1 für BARD Offshore 1) eingezogen wurden.

Im Vordergrund: Ankunft des Erdkabels im Umspannwerk Hagermarsch und Einspeisung des Windparks in das öffentliche Stromnetz. Rechts der Erreger-, links der Serienteil des Phasenschiebertransformators.

Begleitende Forschung

Parallel zum Bau fördert das BMU eine Reihe von Forschungsprojekten, die in der RAVE-Initiative (Research at Alpha VEntus) zusammengefasst sind. Dadurch soll eine breite Basis an Erfahrungen und Erkenntnissen für den Bau und Betrieb weiterer Offshore-Windparks gewonnen werden. Das BSH koordiniert die ökologische Begleitforschung und ist verantwortlich für den Messservice im Testfeld.

Die TU Clausthal erarbeitete (im vom BMU geförderten Forschungsprojekt Netzintegration von großen Offshore-Windkraftanlagen – Grundlast aus der Nordsee) eine Machbarkeitsstudie zur besseren Netzeinbindung von Offshore-Windparks und bezog sich dabei beispielhaft auf diesen Windpark.

Im Oktober 2013 stellte das BSH die ersten Ergebnisse aus einer fünfjährigen ökologischen Begleitforschung vor: Demnach haben sich Fischarten wie Makrele, Leierfisch und Seebull angesiedelt. Die befürchtete Verödung der Fauna und ein Massensterben von Vögeln sei nicht eingetreten, tatsächlich würden die Bewegung der Rotorblätter und die Befeuerung der Anlagen Vögel verscheuchen, womit das Kollisionsrisiko erheblich sinken würde. Auch sei die Artenvielfalt im Umkreis des Windparks gestiegen. Umweltverbände kritisierten in einer gemeinsamen Erklärung, diese Behauptung entbehre der wissenschaftlichen Grundlage und scheine politisch motiviert.

Kritik

Aus fast 60 m Höhe ist der Windpark auch vom Leuchtturm Norderney am Horizont auszumachen

Gegen den Bau der Offshore-Windkraftanlage wurden verschiedene ökologische und technische Bedenken geäußert.

Schweinswale

Kritik an Alpha ventus richtete sich unter anderem gegen die Belastung und Störung der geschützten Schweinswale beim Bau der Anlage. Für jede der zwölf Anlagen waren durchschnittlich mehr als 15.000 Rammschläge in den Meeresboden nötig. Forschern und Umweltverbänden zufolge gefährdete der dabei entstehende Schall mit teilweise über 200 Dezibel die Meeressäuger. Nach einem Tag Dauerbeschallung werde das Gehör der Wale selbst in vielen Kilometern Entfernung geschädigt. Flugzählungen hätten zudem gezeigt, dass Schweinswale während der Errichtung der Windkraftanlagen das Gebiet im Umkreis von mehr als 20 Kilometern mieden. Der NABU bemängelte, dass entgegen der Planung kein Blasenschleier (auch „Blasenvorhang“ genannt) zur Schalldämmung eingesetzt worden sei.

Die Bundesregierung entgegnete auf eine Anfrage im Bundestag, dass ein Blasenschleier zwar eingesetzt wurde, dieser sich aber als nicht ausreichend wirksam erwiesen habe. Die vom BSH gemessenen Schalldruckwerte lägen aber auch ohne Blasenschleier unter den genehmigten Grenzwerten.

Umweltverbände kritisierten anlässlich der Inkraftsetzung eines Schallschutzkonzepts der Bundesregierung zum Schutz des Nordsee-Schweinswals beim zukünftigen Bau von Offshore-Anlagen, dass bei keinem bisherigen Projekt der Schallgrenzwert von 160 Dezibel eingehalten worden sei.

Meeres- und Wattboden

Weitere Kritik richtete sich gegen die Verlegung von See- und Wattkabeln durch marine Natura-2000-Gebiete.

Maschinenbruch im April 2018

Am 6. April 2018 kam es zu einem Schaden an einer Windkraftanlage des Typs Adwen AD 5-116 (vormals Multibrid und Areva). Zunächst wurde berichtet, dass Kunststoffteile der Gondelverkleidung in die Nordsee gestürzt sind. Anlagen desselben Typs im Windpark wurden abgeschaltet. Die übrigen Adwen-Anlagen in der Nordsee durften bis zur Ursachenklärung nicht betreten werden. Erst Ende April 2018 stellte sich heraus, dass nicht nur die Verkleidung, sondern ein Teil des gesamten Maschinenhauses der Anlage mit der Kennung AV07 abgebrochen war.

Siehe auch

• Liste der Offshore-Windparks
• Hafen-Kooperation Nordsee

Literatur

• Hermann-Josef Wagner: Die Ökobilanz des Offshore-Windparks alpha ventus, Energie und Nachhaltigkeit, Bd. 3, Berlin 2010, ISBN 978-3-643-10927-9
• Pionierleistung auf hoher See · alpha ventus: Der erste Offshore-Windpark in der deutschen Nordsee. In: Hansa, Heft 2/2010, S. 35/36, Schiffahrts-Verlag Hansa, Hamburg 2010, ISSN 0017-7504
• Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES (Hrsg.): RAVE · Research at alpha ventus · Eine Forschungsinitiative des Bundesumweltministeriums. Kassel 2010, 50 Seiten
• Hermann-Josef Wagner, Christoph Baack, Timo Eickelkamp, Alexa Epe, Jessica Lohmann, Stefanie Troy: Life cycle assessment of the offshore wind farm alpha ventus. In: Energy 36, (2011), S. 2459–2464, doi:10.1016/j.energy.2011.01.036

Weblinks

Commons: Offshore-Windpark Alpha ventus – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• www.alpha-ventus.de – Offizielle Homepage
• alpha ventus fact-sheet – Fakten zum Bau und Betrieb von alpha ventus (PDF-Datei; 285 kB)
• www.rave-offshore.de – BMU-Forschungsinitiative RAVE
• fino-offshore.de: FINO-Forschungsstation, neben der der Windpark errichtet wurde
• RAVE – Forschen am Offshore-Testfeld (Memento vom 26. April 2013 im Internet Archive) (BINE Informationsdienst)
• www.areva-wind.com (Memento vom 24. September 2010 im Internet Archive) – Hersteller der AREVA Multibrid M5000
• NWZ-Spezial: Alpha-Ventus-Windpark – Bilder, Artikel und Webcam-Archiv zum alpha-ventus-Windpark in der Nordsee
• Imagefilm zum Bau und der Errichtung der Umspannstation
• Grüner Strom von hoher See – RUB-Ingenieure erstellen erstmals eine Ökobilanz für einen Offshore-Windpark (Nov. 2013) (Memento vom 10. November 2013 im Internet Archive)