Offshore-Windenergie – Sauberer Strom vom Meer

Offshore: Starke Stromerzeugung vor der Küste

Der Begriff „Offshore“ stammt aus dem Englischen und bedeutet „vor der Küste“. Entsprechend beschreibt Offshore-Windenergie die Stromerzeugung durch Windkraftanlagen auf dem Meer – meist in der Nord- oder Ostsee. Der große Vorteil: Auf hoher See weht der Wind stärker und gleichmäßiger als an Land. Das ermöglicht eine besonders effiziente und zuverlässige Stromproduktion. Moderne Offshore-Windparks erzeugen im Vergleich zu vergleichbaren Anlagen an Land bis zu doppelt so viel Strom. Durch ihre hohe Auslastung – Offshore-Anlagen speisen mehr als 90 % des Jahres kontinuierlich Strom ins Netz – gelten sie als grundlastnahe erneuerbare Energiequelle. Das bedeutet: Sie können eine stabile und planbare Stromversorgung gewährleisten – und das weitgehend klimaneutral.
Offshore-Windkraft ist damit ein zentraler Pfeiler der Energiewende: Sie ersetzt schrittweise fossile und nukleare Kraftwerke und trägt entscheidend dazu bei, Deutschlands Stromversorgung sicher, sauber und zukunftsfähig zu machen.

Foto: © Jan Oelker

Windenergie im XXL-Format

Die Dimensionen von Offshore-Windenergieanlagen sind heute gigantischer denn je. Das Gesamtgewicht einer modernen Anlage kann inzwischen über 1.500 Tonnen betragen – das entspricht etwa dem Gewicht von 1.500 VW Golf. Allein die Fundamente (Monopiles) wiegen bei aktuellen Projekten bis zu 1.500 Tonnen und erreichen Längen von bis zu 100 Metern. Und bereits heute werden Monopile-Fundamente von bis zu 2.400 Tonnen entwickelt. Bis zum Ende der 20er Jahre könnte das Gewicht sogar bis zu 3.000 Tonnen betragen.
Auch die Gondeln (Maschinenhäuser) sind massiv: Bei 8-MW-Anlagen wiegen sie rund 390 Tonnen, bei neuen 11- bis 15-MW-Klassen sogar bis zu 520 Tonnen. Die Abmessungen sind ebenfalls in XXL-Dimensionen gewachsen: Die im Testfeld alpha ventus installierten 5-MW-Anlagen hatten Rotordurchmesser von 125 Metern und Gesamthöhen von über 170 Metern über dem Meeresgrund.
Neue Anlagen der 15-Megawatt-Klasse erreichen heute Rotordurchmesser von über 230 Metern und Gesamthöhen von bis zu 280 Metern, also etwa der Höhe des Eiffelturms. Das übertrifft die Spannweite eines Airbus A380 um mehr als das Doppelte.
Diese Entwicklungen zeigen, wie stark die Offshore-Windtechnik in den letzten Jahren gewachsen ist – in Leistung, Dimension und Effizienz.

Foto: © RWE | Matthias Ibeler

Regenerative Großprojekte auf hoher See

Der Bau eines Offshore-Windparks ist ein hochkomplexes Großprojekt, das eine Vielzahl von Akteuren zusammenführt. Vom ersten Planungsschritt über die Genehmigungsphase und die Investitionsentscheidung bis hin zum eigentlichen Bau der Windkraftanlagen können bis zu zehn Jahre vergehen. An diesem umfangreichen Prozess sind nicht nur Projektentwickler und Investoren beteiligt, sondern auch die späteren Betreiber der Windparks. Ebenso spielen zuständige Behörden eine wichtige Rolle, um sicherzustellen, dass alle rechtlichen und umwelttechnischen Anforderungen erfüllt werden. Zudem tragen zahlreiche Hersteller und Komponentenlieferanten bei, die spezielle Technologien und Materialien liefern, die auf die extremen Bedingungen auf See abgestimmt sind. Nicht zuletzt sind maritime Dienstleister, Logistiker und Hafenbetreiber von entscheidender Bedeutung, da sie die Infrastruktur bereitstellen und die nötige Logistik für den Transport und die Installation der schweren Windparkkomponenten sicherstellen.
Die Zusammenarbeit dieser unterschiedlichen Akteure ist entscheidend für den erfolgreichen Bau eines Offshore-Windparks, der nicht nur Energie liefert, sondern auch als Meilenstein für die Energiewende steht.

Foto: © RWE | Matthias Ibeler

Bauen unter Extrembedingungen: So entstehen Offshore-Windparks

Stürmische See, hoher Wellengang, große Tiefen und die weite Entfernung zur Küste machen den Bau und Betrieb von Offshore-Windparks besonders anspruchsvoll. Diese Extrembedingungen erfordern spezialisierte Technologien, robuste Materialien und eine durchdachte Logistik – vom ersten Rammschlag bis zur Inbetriebnahme.
Der Aufbau eines Offshore-Windparks erfolgt schrittweise und beginnt mit der sogenannten Gründung: Dabei werden die massiven Monopile-Fundamente – meist aus Stahl – bis zu 40 Meter tief in den Meeresboden gerammt, um den Windkraftanlagen dauerhaft Stabilität zu verleihen. In Deutschland kommen fast ausschließlich Monopile-Fundamente zum Einsatz, da die Wassertiefen in der Nord- und Ostsee relativ gering sind. Diese Fundamente bieten eine hervorragende Stabilität, um den extremen Bedingungen über Jahre hinweg zu trotzen.
Bereits an Land – meist in großen Umschlaghäfen wie Eemshaven, Cuxhaven oder Esbjerg – werden die Anlagenkomponenten vormontiert, um Montagezeit und Wetterrisiken auf See zu reduzieren. Mit Spezialschiffen oder Hubplattformen werden Türme, Gondeln und Rotorblätter zur Baustelle transportiert. Dort erfolgt die schrittweise Montage mit schwimmenden Kranschiffen, die sich für die Arbeiten stabil auf dem Wasser positionieren können.
Ist eine Offshore-Anlage einmal in Betrieb, muss sie hochverfügbar und störungsfrei laufen. Dafür sorgen regelmäßige Inspektionen und Wartungsarbeiten, bei denen Rotorblätter, Getriebe, Lager oder Fundamente kontrolliert werden. Parallel überwachen spezialisierte Leitstellen an Land jede einzelne Anlage rund um die Uhr per Fernzugriff – von der Leistungsauswertung bis zur Störungsanalyse.

Hohe Investitionen – sinkende Kosten

Ein Offshore-Windpark mit einer Leistung von 300 bis 400 Megawatt erfordert Investitionen im Milliardenbereich. Die Errichtung auf hoher See ist damit nach wie vor kostenintensiv. Allerdings sinken die Stromgestehungskosten (LCOE) seit Jahren deutlich – dank technologischem Fortschritt, größerer Turbinen (bis 15 MW) und effizienter Projektplanung. Und erste Projekte werden heute bereits ohne staatliche Förderung realisiert.
Die Offshore-Branche ist jung, aber hochdynamisch – Innovationen wie autonome Wartungsdrohnen, verbesserte Planung und weitere innovative Technik können die Kosten in Zukunft weiter senken und Offshore-Windstrom damit dauerhaft wettbewerbsfähig machen.

EEG sichert stabile Vergütung für Offshore-Strom - Höhe der Förderung wird über Ausschreibungen bestimmt

Damit der Ausbau der Erneuerbaren Energien schnell vorankommt, wird die Offshore-Windenergie wie alle anderen Erneuerbare Energien über das EEG (Erneuerbare-Energie-Gesetz) gefördert. Dieses garantiert zum einen die vorrangige Abnahme des „grünen Stroms“ durch den Netzbetreiber. Zum anderen beinhaltet es einen festen Vergütungssatz über einen bestimmten Zeitraum. Dadurch entsteht für die Investoren und Betreiber eine höhere Planungssicherheit. Aber es bleiben auch Risiken, wie z.B. Wetter (Windertrag) oder Zuverlässigkeit der im Vergleich zur Windenergie an Land noch relativ jungen Anlagentechnologie.

Die im EEG festgelegte Vergütung für Offshore-Windstrom beträgt 15,4ct/kWh für die ersten 12 Jahre (seit August 2014). Danach fällt diese gesetzlich garantierte Anfangsvergütung auf ein Viertel (3,9 ct/kWh). Die Windpark-Betreiber können sich alternativ auch für das sogenannte „Stauchungsmodell“ entscheiden, bei dem die Anfangsvergütung 19,4 ct/kWh beträgt, dann aber schon nach 8 Jahren auf die Grundvergütung von 3,9 ct/kWh fällt. Über 20 Jahre gerechnet liegen die Kosten für Offshore-Windenergie damit im Mittelfeld aller Erneuerbaren Energien. 

Durch das EEG 2017 wurde diese feste Einspeisevergütung abgeschafft. Die Höhe der Förderung wird nun mehr über wettbewerbliche Ausschreibungen bestimmt. An diesen Ausschreibungen nahmen erstmal im Jahre 2017 Projekte teil, die zwischen 2021 - 2025 in Betrieb gehen werden. Die nächste Ausschreibungsrunde startet zum 1.1.2021 für Projekte mit Inbetriebnahme 2026.

Foto: © Jan Oelker

Umweltschutz wird großgeschrieben

Die Nutzung Erneuerbarer Energien – und damit auch der Offshore-Windenergie – ist angewandter Umweltschutz. Bei der Stromproduktion entsteht kein klimaschädliches CO2 - anders als bei der Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle, Erdöl und Gas. 

Aber auch beim Bau der Offshore-Projekte wird Umweltschutz groß geschrieben. Es werden große Anstrengungen unternommen, um die Umwelt zu schützen, nachhaltige Materialien zu entwickeln und die Produktionsprozesse selbst so ökologisch wie möglich zu gestalten. Die gesetzlichen Auflagen zum Schutz der Meeresumwelt und besonders der Meereslebewesen schlagen sich bereits im Genehmigungsverfahren durch strenge Auflagen für Offshore-Windparks nieder. So müssen in Deutschland umfassende Konzepte zum Schallschutz vorgelegt werden, um während der Bauphase – und besonders bei der Rammung der Gründungsstrukturen – die lärmsensiblen und unter Artenschutz stehenden Schweinswale und andere maritime Säuger zu schützen.

Netzanbindung über „Mehrfachsteckdosen“

Nachdem die Offshore-Windenergieanlage errichtet wurde und sich dreht, kann der eingebaute Generator Strom erzeugen. Doch wie kommt dieser zum Endverbraucher?

Jeder Offshore-Windpark verfügt über eine eigene Umspannplattform, an die alle Anlagen gebündelt angeschlossen sind. Hier wird der Strom zur Übertragung an Land auf ein höheres Spannungsniveau transformiert. Bei den Stromleitungen im Windpark (Innerparkverkabelung) handelt es sich um Drehstrom-Verbindungen. Bei kleinen und küstennahen Projekten wird der Strom über ein Seekabel direkt zum nächsten Netzknotenpunkt an Land geführt. Bei Windparks mit höherer Leistung und größerer Distanz zur Küste würden jedoch bei Drehstromtechnologie sehr hohe Übertragungsverluste entstehen. Aus diesem Grund nutzt man hier die sogenannte Cluster-Anbindung, insbesondere in der Nordsee. Diese kann man sich wie eine Mehrfachsteckdose vorstellen. Der Strom wird aus den Umspannwerken mehrerer Offshore-Windparks zu einer weiteren Offshore-Plattform geleitet – der so genannten Konverterplattform. Dort wird der Wechselstrom aus den angeschlossenen Windparks in Gleichstrom umgewandelt und über ein Seekabel zum nächsten Netzknotenpunkt an Land geleitet wo er dann seinerseits wieder über einen onshore Konverter in Wechselstrom umgewandelt wird. Experten sprechen in diesem Fall von der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungstechnologie (HGÜ). Mit ihr kann pro Kabel eine deutlich höhere Leistung abgeführt werden. Die Übertragungsverluste sind deutlich geringerer als bei Drehstrom.

Foto: © Jan Oelker

Offshore-Windenergie als bundesweiter Jobmotor 

Die Offshore-Windenergie bietet ein enormes wirtschaftliches Potenzial für ganz Deutschland. Von der Planung über die Fertigung bis hin zum Betrieb von Offshore-Windparks sind zahlreiche Branchen beteiligt. Im Jahr 2018 belief sich der Gesamtumsatz entlang der gesamten Wertschöpfungskette auf 9,8 Milliarden Euro. Aufgrund eines politisch bedingten Ausbaustopps ging dieser Umsatz bis Ende 2020 auf etwa 7,4 Milliarden Euro zurück. Gleichzeitig sank die Zahl der Beschäftigten von rund 24.500 auf etwa 21.500 Vollzeitäquivalente. Im Jahr 2023 waren in der deutschen Offshore-Windindustrie aufgrund verbesserter politischer Rahmenbedingungen wieder etwa 25.500 Menschen beschäftigt. Branchenschätzungen zufolge wird der Ausbau der Offshore-Windenergie in Deutschland auf 30 Gigawatt bis 2030 bereits zur Schaffung zahlreicher Arbeitsplätze beitragen. Langfristig, bis 2045, könnte die Branche insgesamt bis zu 55.000 Arbeitsplätze bieten – etwa 20.000 mehr als heute.
Nicht nur Küstenregionen mit ihren Häfen und Werften profitieren von dieser Entwicklung. Dort haben viele Hersteller von Offshore-Windenergieanlagen, Zulieferer großer Komponenten sowie Projektentwickler und Logistikunternehmen ihren Sitz. Auch im Binnenland sorgen der Ausbau und Betrieb von Offshore-Windparks für wirtschaftliche Impulse – etwa bei Unternehmen aus dem Maschinen- und Metallbau, bei technischen Dienstleistern, Versicherungen, Finanzierungsinstituten, Zertifizierern oder Beratungsfirmen.
Die größten wirtschaftlichen Effekte entlang der Wertschöpfungskette zeigen sich in Nordrhein-Westfalen, Baden-Württemberg, Bayern, Niedersachsen und Hamburg – ein Beleg dafür, dass Offshore-Windenergie ein deutschlandweites Wachstumsthema ist.