Windkraft Neuland auf hoher See

Der Portalkran war die große Herausforderung“, sagt Matthias Linnemann. Technisch präzise erklärt er, warum es so schwierig ist, eine rund 90 Meter hohe Hebeanlage auf einem Schiff zu montieren. Denn der Kran, der wie ein umgedrehtes U aussieht, soll nicht nur Lasten von mehr als 1200 Tonnen wuchten, sondern dank eines Schienensystems auch noch auf Deck manövrieren können. Denn beim „Heavy Installer“ handelt es sich um ein sogenanntes Errichterschiff, das sowohl die Fundamente als auch die kompletten Aufbauten für Windkraftanlagen in der Nordsee an Ort und Stelle bringt. Für den Laien scheint der Schwerpunkt des Schiffes mit seinem imposanten Kran bedenklich hoch zu liegen, zumal die Fracht aus vier Windmasten mit ihren ausladenden Rotorenblättern besteht. Doch Linnemann winkt ab. Alles eine Frage der Physik. „Wir haben natürlich eine Seeganganalyse gemacht.“ Dabei wurde berechnet, wie hoch die Wellen sein dürfen, bevor die wertvolle Fracht Schaden zu nehmen droht. Heute weiß der 40 Jahre alte Ingenieur: Sind die Wellen höher als 2 Meter, läuft das Schiff besser nicht aus.

Noch steht Linnemann nur vor einem Modell des „Heavy Installers“. Das Schiff hat seine Praxistauglichkeit noch nicht unter Beweis stellen können. „Aber wir sind sicher, dass es funktioniert“, sagt Fred Wegener, Technikchef des Schiffbaukonzerns Nordic Yards mit Werften in Rostock und Wismar. Was da in der Glasvitrine auf seine Umsetzung wartet, soll einen wichtigen Beitrag für das Gelingen der deutschen Energie-Wende leisten - und dem Werftkonzern bald lukrative Aufträge einbringen, betragen doch die Kosten für ein solches Spezialschiff rund 200 Millionen Euro. Denn in den kommenden Jahren sollen rund 5000 Offshore-Windmühlen in der Nordsee plaziert werden. Bis zum Jahr 2030 sollen sie eine Gesamtleistung von rund 25 Gigawatt bringen. Zu ihnen kommen neue Leitungen und Konverterstationen auf See, die den erzeugten Wechsel- in Gleichstrom umwandeln, weil sich dieser besser an Land transportieren lässt. Daraus errechnet sich rasch ein Investitionsvolumen in zweistelliger Milliardenhöhe.

Ständig neue Probleme

Doch noch liegt vieles im Argen. Ständig tauchen neue Probleme mit den technischen Gerätschaften auf. Eine Schwierigkeit besteht zum Beispiel darin, die Windkraftanlagen rechtzeitig an den Zielort zu bringen. Die Nordsee ist rauh und gilt als schwieriges Gewässer für solche Manöver. Die Montage ist eigentlich nur während der Sommermonate möglich. Denn zunächst müssen die dreibeinigen Sockel, sogenannte Tripoden, mit überdimensionalen Stahlnägeln im Meeresgrund verankert werden. Anschließend kommen darauf noch die Masten samt Turbinen und Rotorblättern. Die Vorgaben sind eindeutig: So viel wie möglich an Land zusammenbauen, damit die Montagezeiten auf See möglichst kurz sind, was wiederum die Kosten senkt und die Projektdauer verkürzt.

So ähnlich klangen vor rund zwei Jahren die Wünsche, die ein Kunde an Wegener und seine Kollegen herantrug. Nordic Yards ist ein Spezialschiffhersteller, bei dem es nichts von der Stange gibt. Weil die am Markt vorhandenen Errichterschiffe allesamt nicht den Vorstellungen entsprachen, war der Entschluss für ein eigenes Modell schnell gefasst. „Als Entwicklungsbüro mit angeschlossener Fertigung haben wir einen strategischen Vorteil“, sagt Wegener.

Am nächsten Morgen erhielt Matthias Linnemann den Entwicklungsauftrag für das Großprojekt. Der gelernte Stahlbauingenieur arbeitet seit sechs Jahren auf der Werft. Neben ihm gehörte noch rund ein halbes Dutzend weiterer Technikspezialisten zu dem kleinen Projektteam. Maschinenbauer und Ausrüster, Statiker und Planungsingenieure wurden dazugeholt, um das technische Neuland mit viel Expertise zu betreten. Für Linnemann keine neue Situation. Zuvor hatte er die Entwicklung eines arktischen Containerschiffs begleitet. Die extrem niedrigen Temperaturen stellen hohe Anforderungen an das Material. „Das fängt schon mit der Frage an, welche Lampen bei minus 50 Grad Außentemperatur überhaupt noch funktionieren“, sagt Linnemann.

Für das Funktionieren eines solchen Entwicklungsteams ist sich sein Chef Wegener sicher, braucht es einen gewissen Freiraum. „Die müssen auch mal ein bisschen rumspinnen können.“ Zum Beispiel, wenn es darum geht, auf den Schiffen den richtigen Komfort festzulegen. Was zunächst nach einer reinen Luxusfrage klingt, hat einen ganz praktischen Hintergrund. Denn für die Montage und Inbetriebnahme von Windmühlen, Kabelnetzen oder Hochseeumspannwerken müssen zahlreiche Technikexperten Wochen auf See verbringen. Um die Ausfallquote möglichst gering zu halten, sollte es deshalb an einem Mindestmaß an Komfort nicht mangeln. Als Erbauer der Kreuzfahrtschiffe Aida 2 und 3 bringe man diesbezüglich eine Menge Fachwissen mit, rühmt man sich bei Nordic Yards wohl nicht ganz zu Unrecht.

Mit jedem Schritt unbekanntes Terrain betreten

Die grundlegende Entscheidung für das Errichterschiff war schnell gefallen: „Wir brauchten ein Schiff, das die Mühlen komplett hinsetzt“, erinnert sich Linnemann. Zehn verschiedene Varianten wurden entwickelt. Durchgesetzt hat sich die Version des „Heavy Installers“ mit dem Portalkran, der die Montage der Anlage in zwei Teilen - Fundament und Mühle - möglich macht. Jeweils vier der Sockel oder der Rotoren-Aufbauten soll das Schiff mit einer Fahrt vom Hafen auf See bringen und innerhalb weniger Tage montieren können.

Dass die Entwickler eines solchen Projekts quasi mit jedem Schritt unbekanntes Terrain betreten, selbst wenn sie bewährte Techniken verwenden, zeigt die Frage, wie man das Schiff während des Montagevorgangs in einer stabilen Position halten kann. Die Wahl fiel auf ein sogenanntes „Jacking-System“, das schon in der Öl- und Gasförderung zur Anwendung kommt. Dabei werden vier Standbeine auf den Meeresboden ausgefahren, anschließend schiebt sich die Förderplattform an diesen Stützen nach oben und kommt mehrere Meter über dem Wasserspiegel zum Stehen. Das Ganze geschieht entweder hydraulisch oder mit Hilfe eines Zahnradsystems. Das Problem für die Entwickler von Nordic Yards bestand allerdings in der Belastung. „Auf einer Plattform ist das System ein oder zweimal im Jahr in Gebrauch“, sagt Linnemann, „wir müssen im selben Zeitraum 120 Einsätze garantieren.“ Wie sieht es mit dem Verschleiß aus? Welche Umweltverschmutzung entsteht bei einem Zahnradsystem durch das häufige Schmieren mit Öl? Alles Fragen, die geklärt werden mussten.

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Probleme habe es eigentlich dauernd gegeben, erinnert sich Ingenieur Linnemann heute zurück. Wenn er mal gar nicht mehr weitergekommen sei, habe er den Austausch mit anderen Kollegen gesucht, die an der Entwicklung nicht direkt beteiligt waren. Oft hätten diese Gespräche die Denkanstöße für eine andere Richtung gegeben. „Irgendwo tat sich dann meistens ein neuer Weg auf.“

Sein Vorgesetzter Wegener ist mit dem Ergebnis jedenfalls zufrieden. Die Entwicklungsarbeit in einem solchen Team vergleicht er mit dem Abstimmungsprozess in einer Gourmetküche. „Viele Köche müssen ein Gericht zaubern.“ Folgt dagegen jeder nur seinem eigenen Rezept, ist der Brei schnell verdorben.