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Henrik Stiesdal Offshore Windkraft

Der Erfinder Henrik Stiesdal will die Stromerzeugung mit Windrädern auf hoher See revolutionieren. Er nimmt den Mund sehr voll. Aber die Fachwelt hört auf ihn.





• Noch gibt es nicht viel mehr zu sehen als dieses kleine Ding aus dünnen Plastikstäbchen: eine Pyramide, etwa 70 Zentimeter hoch, ziemlich wackelig und in jeder Hinsicht unspektakulär. Henrik Stiesdal hat sie selbst zusammengebastelt und zu Hause bei sich im dänischen Odense auf ein Regal gestellt: So, nur viel größer, sollen einmal die Fundamente für Windräder aussehen, die einst auf den Weltmeeren schwimmen werden und mehr umweltfreundlichen Strom erzeugen als weltweit verbraucht werden kann. Klingt utopisch. Doch er ist sich seiner Sache sicher.

Wäre Stiesdal irgendwer, würde sich niemand für ihn und seine kleine Pyramide und schon gar nicht für seine größenwahnsinnig klingenden Berechnungen interessieren. Doch Stiesdal ist nicht irgendwer. Der Däne ist einer der Begründer der heutigen Windkraft-Industrie. Jeder in der Branche nennt ihn bis heute respektvoll Mister Windkraft. Er hält etliche Patente und hat zig Preise gewonnen. Viele der Techniken, die heute in jedem Windrad stecken, hat er erfunden. 1979 verkaufte Stiesdal eine Lizenz für eine Turbine an den damaligen Landmaschinen-Hersteller Vestas – heute zählt der dänische Konzern zu den Windkraft-Weltmarktführern. Stiesdal arbeitete für Bonus Energy, jenes Unternehmen, das sich Siemens 2004 einverleibte und damit ins Windgeschäft einstieg – Stiesdal leitete die Sparte fortan 14 Jahre lang als Technischer Geschäftsführer.

„Henrik Stiesdal hat in der Windbranche technologische Standards gesetzt. Schon Ende der Achtzigerjahre hat er die Chancen erkannt, die in Standorten auf hoher See stecken. Das war der Grundstein für die heute führende Position von Siemens bei der Offshore-Windenergie“, sagt sein Nachfolger bei Siemens, Rüdiger Knauf. 2014 kündigte Stiesdal seinen Managerjob. Seitdem arbeitet er als selbstständiger unabhängiger Berater.

„Der Mann hat Ahnung“, sagt Stephan Barth, Geschäftsführer des Forschungsverbundes ForWind in Oldenburg. Deswegen interessieren sich alle in der Branche für diese kleine, wacklige Pyramide aus Odense.

Die Idee 

Der 59-Jährige will Tausende Windräder auf den Weltmeeren schwimmen lassen. Bislang ist das technisch wegen der Tiefe der Ozeane unmöglich, denn die Anlagen müssen am Meeresboden verankert werden. Doch nur auf hoher See ist es fast immer windig; das maximiert die Energieausbeute.

Dass dieses Konzept weit mehr ist als die Fantasie eines Weltverbesserers, davon ist man beim Energieberatungs- und Zertifizierungsunternehmen DNV GL überzeugt. Johan Sandberg leitete ein Team von Ingenieuren, das Stiesdals Pläne analysierte und eine Machbarkeitsstudie erarbeitete. Fazit: „Das Konzept beinhaltet eine Reihe von vielversprechenden und kostensenkenden Lösungen für die schwimmende Windkraft. Der Entwurf legt einen Schwerpunkt auf die Industrialisierung, der es von allem bislang Dagewesenen unterscheidet.“

Der Erfinder nennt sein Konzept „In-Float“. Es ist eine Kampfansage. Seine Kollegen machten, kritisiert Stiesdal, alles so, wie man es immer gemacht hat, koste es, was es wolle. Unterm Strich sei Windkraft auf hoher See viel zu kompliziert, viel zu aufwendig und viel zu teuer. „Da hat er recht“, sagt Manfred Lührs, ein Branchenkenner, der seit 1977 in der Industrie aktiv ist.

Der Irrweg 

Die meisten Offshore-Turbinen werden entweder auf hochhausgroßen und Hunderte Tonnen schweren Stativen auf dem Meeresboden oder auf sogenannten Monopiles, in den Grund gehämmerten Stahlröhren, abgesetzt. Das ist aufwendig. Es braucht spezielle Verladehäfen, die weltgrößten Kranschiffe, gutes Wetter mit wenig Wellengang, Helikopter und sehr viele, hoch bezahlte Fachkräfte. Das alles macht Offshore-Windkraft extrem teuer. Keine Frage: Gäbe es all die Subventionen nicht, interessierte sich wohl kaum ein Energieversorger für Offshore-Parks.

Neben den hohen Kosten spricht aber noch etwas gegen das Absetzen der Maschinen auf dem Grund: Es ist nur im Flachwasser möglich, maximale Tiefe 50 Meter. Deshalb stehen Offshore-Windräder hauptsächlich in Nord- und Ostsee. Beide Meere sind ziemlich flach. Fast überall sonst auf der Welt fallen die Küsten steil ab, egal ob vor Norwegen, rund ums Mittelmeer, vor Nordamerika, Japan oder China. Schwimmende Fundamente könnten auch dort eingesetzt werden.

Zwar gibt es bereits schwimmende Windräder, wie etwa die seit 2009 vor der norwegischen Küste arbeitende Testanlage „Hywind“, an deren Entstehen Stiesdal beteiligt war. Und der norwegische Energieversorger Statoil baut gerade den weltweit ersten schwimmenden Windpark auf: Vor Schottlands Küste sollen sich bald fünf Anlagen drehen. Doch der Aufwand, der dafür getrieben wird, gleicht einer Mondlandung.

Die von Siemens gelieferten sechs Megawatt starken Windräder zählen zu den größten und leistungsstärksten der Welt. Ihre drei Rotorblätter malen einen Kreis mit einem Durchmesser von 154 Metern in den Himmel – fast das Doppelte der Spannweite eines A380. Getragen werden die 360 Tonnen schweren Turbinen von sogenannten Spar-Bojen, die dem Schwimmer einer Angel ähneln. Allerdings sind sie aus Stahl und viel größer: 258 Meter lang, 14 Meter breit, 2000 Tonnen schwer. Am Grund angekettet, treiben die Anlagen aufrecht im Meer, wobei 80 Meter der Röhre untertauchen. Ihr Aufbau ist eine Herkulesaufgabe: Sie werden, zunächst liegend, in eine tiefe, windgeschützte Bucht geschleppt, dort geflutet und aufgerichtet, anschließend wird das Windrad von einem Kranschiff installiert. Dann wird die Anlage zum Aufstellungsort geschleppt und angeschlossen.

Die Lösung 

Für Stiesdal steht dieser Aufwand in keinem Verhältnis: Die Technik sei zwar seit Jahrzehnten in der Öl- und Gasindustrie erfolgreich im Einsatz und habe dort ihre Stärken bewiesen, doch gerade diese Industrie sei das vollkommen falsche Vorbild. Mit Öl und Gas verdiene man viel Geld, mit Windkraft nicht. „Windkraft muss billig sein“, sagt Stiesdal. Er will den Bau solcher Schwimmer radikal vereinfachen. Er will weg von Speziallösungen, hin zu standardisierten, industrialisierten und automatisierten Abläufen. „Keep it simple“, lautet seine Devise.

Und so sieht seine Alternative aus: Es ist ein Tetraeder, eine Pyramide aus vier gleich großen Dreiecken. Gebaut aus gleich großen, zylindrischen Stahlröhren. Stiesdal setzt auf eine Art Baukasten-Technik: Man verwendet Standardteile, keines ist größer als sechs Meter im Durchmesser, keines länger als 50 Meter. Diese Dimensionen erleichterten die Montage sowie die Herstellung ungemein, sagt er. Praktisch jede Fabrik könne damit umgehen. Während andere Hersteller ihre kompliziert geformten Stahlteile zusammenschweißen, setzt er auf gusseiserne Verbindungsstücke, die gesteckt und verschraubt werden.

„Schweißen ist schon teuer“, gibt ihm Stephan Barth vom Forschungsverbund ForWind recht. Stiesdal lehnt sein Konzept an den Bau von Windradtürmen an Land an: „Das hat sich bewährt. Seit Jahrzehnten werden Onshore-Windräder so gebaut und gehören zu den effizientesten Serienbauwerken, die der Mensch je zustande gebracht hat.“ Unkonventionell ist die Methode, die die Pyramide über Wasser hält: mit Auftriebskörpern aus glasfaserverstärktem Kunststoff, die an den Ecken befestigt werden. Es sind keine Sonderbauteile wie bei all den anderen Schwimmern, man könne sie standardmäßig kaufen, sagt der Erfinder. Und während Bojen mit den Wellen tanzen, liegt sein Schwimmer stabil in der See: Dicke, am Meeresgrund verankerte Stahlseile ziehen ihn unter Wasser. So ergeben sich zwei entgegengesetzt wirkende Kräfte. Diese verhindern, dass die Anlage stark schaukelt und somit die Mechanik der Turbine leidet.

Den Beweis, dass sein Konzept funktioniert, ist Stiesdal noch schuldig. So sei etwa das Verankern am Meeresgrund aufwendig, sagt Po-Wen Cheng, Professor für Windkraft an der Universität Stuttgart. Zudem berge die Variante Risiken: „Wenn die Verankerung versagt und keine Reserve im System vorhanden ist, wird die gesamte Anlage instabil.“ Stephan Barth ist bei aller Begeisterung für das Konzept zudem nicht ganz überzeugt, dass das Gebilde so filigran bleibt, wie es die Zeichnungen versprechen. Das hätten andere Ingenieure auch schon gedacht – und ihren Entwurf später überarbeitet, sagt er.

Für Stiesdal sind das Details, die sich lösen lassen. Er belässt es indes nicht bei der Konstruktion des Schwimmers. Sein Konzept soll die gesamte Logistikkette vereinfachen: Die Schwimmer werden direkt im Hafen gebaut. Anschließend werden sie zu Wasser gelassen und die Turbine installiert. Schließlich werden die Schwimmwindräder von gewöhnlichen Schleppern aufs Meer gezogen und angeschlossen. „Eine pfiffige Idee“, sagt Barth.

Gegenüber Herstellern, die ihre Anlagen in gigantischen Trockendocks aufbauen, die für die Reparatur großer Containerschiffe reserviert sind und Unsummen kosten, scheint das Konzept überlegen. Das gilt auch gegenüber solchen, die die Fundamente in einem Hafen bauen lassen, die dazugehörigen Windräder aber in einem anderen – und dann alles auf hoher See zusammenfügen. Dieser Vorteil überzeugt auch John Olav Tande, Windkraft-Forscher im norwegischen Energieforschungsverbund Sintef: „Henrik Stiesdals Konzept beinhaltet eine Reihe an neuen und innovativen Ideen.“

Woran liegt es, dass die Unternehmen alles so kompliziert machen? Stiesdal sagt: „Die fragen sich: Was brauchen wir? Und dann bauen sie das. Ich hingegen frage mich: Wie mache ich das einfach und günstig?“ Womöglich ist es sein Vorteil, dass er kein Ingenieur ist. Er hat Medizin studiert, Physik und Biologie, bevor er sich der Windkraft widmete. Seit er selbstständig ist und nicht mehr im Dienst der Konzerne steht, nimmt er kein Blatt vor den Mund: „Die meisten Firmen haben gar kein Interesse, günstig und einfach zu bauen. Sie wollen ihren Status quo erhalten. Manche halten mich für arrogant. Sie finden es falsch, dass ich eine billigere Technik verspreche. Ich ziehe ihnen den Teppich unter den Füßen weg.“

Der Erfinder legt seine Konstruktionspläne offen – jeder darf sie gratis kopieren und weiterentwickeln. „So etwas gab es in der patentverseuchten Windbranche noch nie. Bislang wird alles geschützt und geheim gehalten“, sagt Manfred Lührs. Stiesdal begründet sein Vorgehen so: „Hätte ich die Idee an eine Firma verkauft, bliebe sie klein. So kann es etwas ganz Großes werden.“ Open Source ist vor allem für Universitäten und Forschungsinstitute interessant, die sich teure Lizenzen nicht leisten können. So haben auch Hochschulen in Schwellenländern die Möglichkeit, an Schwimmfundamenten zu forschen und Lösungen für die heimische Wirtschaft zu erarbeiten.

Das Potenzial 

Die schwimmenden Pyramiden sollen den Windkraft-Strompreis auf fünf Cent je Kilowattstunde drücken. Windstrom wäre dann billiger als fossil erzeugter. Noch kostet Strom von Schwimmwindrädern rund zwanzig Cent je Kilowattstunde. „Fünf Cent – das ist eine mutige Aussage“, sagt Stephan Barth.

Einig ist sich die Fachwelt, dass Windkraft enormes Potenzial hat. Bislang decken alle Dreiflügler der Welt – egal ob an Land oder auf See – rund vier Prozent des globalen Strombedarfs. Doch Prognosen weisen steil nach oben: 2050 könnten es 30 Prozent sein. Um dieses Potenzial zu entfalten, muss sich die Branche verändern. Windräder an Land sind zwar technisch weitgehend ausgereift, doch ihre Stromausbeute ist gering. Selbst an guten Standorten laufen sie nur selten auf Hochtouren – meist weht zu wenig Wind. Auf See erzielen die Turbinen viel höhere Erträge. Die Rede ist von Faktor zwei bis drei. Und je mehr Volllaststunden sie arbeiten, desto schneller amortisieren sie sich, desto billiger wird der Strom. Das spricht für Offshore-Windkraft. Diese ist zwar bereits auf dem Vormarsch, doch weltweit sind bislang gerade 12,7 Gigawatt installiert. Ein einziges großes Wasserkraftwerk liefert mehr Energie.

Dass der Ausbau der Windkraft weitergeht, davon sind Experten überzeugt. Das Bekenntnis zu erneuerbaren Energien auf der UN-Klimakonferenz in Paris 2015 spricht dafür – zumal jüngst neben Panama und Brasilien nun auch China und die USA, die größten Verursacher von Treibhausgas-Emissionen, das UN-Klimaschutzabkommen ratifiziert haben. Rückenwind liefern zudem aktuelle Zahlen zur Luftverschmutzung: Laut der Internationalen Energieagentur sterben weltweit jährlich 5,5 Millionen Menschen an schlechter Luft. Schuld seien vor allem die Energiebranche und der Verkehrssektor. Mit der Elektromobilität wird der Bedarf an Strom enorm steigen.

Wo soll er herkommen? An den Finanzmärkten ist man längst elektrisiert. Einflussreiche Investoren wie etwa Warren Buffett oder die Familie Rockefeller wenden sich von Unternehmen ab, die auf fossile Energiegewinnung setzen, und pumpen Milliarden in die Windkraft.

Laut Francisco Boshell, Analyst bei der Internationalen Erneuerbaren Energien Agentur IRENA in Abu Dhabi, haben schwimmende Fundamente das Zeug, die Windkraft-Industrie vollkommen zu verändern: „Indem man in tiefere Gewässer vorstößt und größere Windressourcen erschließt, könnten schwimmende Windräder eine signifikante Expansion der Windkraft erlauben – und das konkurrenzfähig.“ Schwimmwindräder könnten gar einst die Menschheit vollkommen mit Strom versorgen. „Das Potenzial durch die vorhandene Meeresoberfläche“, sagt der Windkraft-Forscher John Olav Tande, „ist um ein Vielfaches größer als der globale Energiebedarf.“ ---