Montage von Offshore-Windkraftanlagen

Eine Studie der University of Delaware hat zwei erstklassige Standorte an der Ostküste für das Rangieren von Häfen an Standorten in der Delaware Bay identifiziert, die über die Anbaufläche, das Gebiet und den Zugang verfügen, um die Infrastruktur zu unterstützen, die für den Einsatz von Offshore-Windparks erforderlich ist. Kredit: University of Delaware

Die US-amerikanische Offshore-Windenergiebranche wächst mit geplanten Zusagen zum Bau von 26 Gigawatt (GW) Offshore-Windprojekten entlang der Ostküste von jetzt an bis 2035. Dies entspricht dem sauberen Stromäquivalent von 26 Kernkraftwerken oder etwa dem Zehnfachen der durchschnittliche elektrische Energie, die vom gesamten Bundesstaat Delaware verbraucht wird.

Das Rangieren von Häfen, großen Standorten am Wasser mit der erforderlichen Fläche und Tragfähigkeit, um die riesigen Windturbinen zu montieren, zu beherbergen und ins Meer zu verschiffen, wird entscheidend sein, um diese aktuelle und engagierte Nachfrage nach Offshore-Wind zu decken.

Dennoch gibt es an der Ostküste nur wenige tragfähige Hafenstandorte, die einen freien Überkopfzugang vom Hafen zum Meer haben, um diese großen Turbinen – jede größer als die Freiheitsstatue – und Kanäle, die tief genug sind, um die Schiffe aufzunehmen, die sie transportieren, zu transportieren. Diejenigen, die dies tun, sind klein und werden die bestehende Nachfrage nach Turbineneinsätzen nicht vollständig decken können. Sie werden auch nicht in der Lage sein, immer größere Turbinen effizient einzusetzen, da die Industrie beginnt, über die 8-Megawatt-(MW)-Turbine auf 12 und 15 MW hinauszublicken.

Ein Team von Studenten der University of Delaware, das von UD Professor Willett Kempton und der Energiepolitik-Analystin und Doktorandin Sara Parkison beraten wurde, hat kürzlich einen Bericht veröffentlicht, in dem zwei ideale Standorte für einen Rangierhafen in der Delaware Bay identifiziert werden. Zu den vorgeschlagenen Standorten gehören ein Standort in Delaware nördlich von Delaware City in der Nähe der Occidental Chemical Corporation und ein Standort auf dem Land, das vom Army Corps of Engineers in der Nähe von Salem, New Jersey, übertragen wurde.

Die UD-Studenten, von denen die meisten im Mai 2020 ihren Abschluss machten, arbeiteten über ein Jahr lang zusammen, um im Rahmen des Spin des Office of Economic Innovation and Partnership die Rentabilität und Logistik der Entwicklung von Rangierhäfen in der Delaware Bay zu bewerten, um den Offshore-Windsektor zu bedienen Im Programm.

Laut dem UD-Bericht haben beide Standorte das Potenzial, Offshore-Windprojekte bis nach Connecticut im Norden und bis in die Carolinas im Süden zu betreuen, was eine kritische Verbindung in der Offshore-Windproduktionskapazität festigt. Jeder Standort ist groß genug, um einen Hafen zu bauen, der jährlich über 500 MW sauberer Energie bereitstellen kann, mit ausreichendem Expansionspotenzial.

Der UD-Bericht folgt einer kürzlichen Ankündigung des Gouverneurs von New Jersey, Phil Murphy, über die Pläne des Garden State, 2021 mit der Entwicklung eines Offshore-Windhafens in Salem zu beginnen. Der angekündigte “Wind Port” von New Jersey ist fast identisch mit einem von die beiden Standorte, die zuvor von Kempton identifiziert und vom Spin-In-Team analysiert wurden.

Kredit: University of Delaware

„Es ist aufregend zu sehen, wie New Jersey diesen großen Schritt in Richtung sauberer Energie macht“, sagte Kempton, stellvertretender Direktor und Mitbegründer des Center for Research in Wind (CReW) und Professor am College of Earth, Ocean and Environment der UD.

Aber selbst mit dem angekündigten Rangierhafen im Süden von Jersey zeigt der UD-Bericht, dass dieser wahrscheinlich nicht groß genug ist, um die Marktnachfrage nach Offshore-Windenergie bis 2025 zu decken. Basierend auf den bestehenden Stromabnahmeverträgen und der prognostizierten Nachfrage zeigt die Analyse des Spin-In-Teams, dass die Windindustrie wird ab 2022 und 2023 einen jährlichen Einsatz von über 2000 MW für die Region benötigen. Dies wird die Einsatzfähigkeiten bestehender und geplanter Rangiereinrichtungen sogar mit dem Hafen von New Jersey übertreffen.

Ein zusätzlicher Rangierhafen in Delaware könnte einen Weg nach vorne ebnen und es der Delaware Bay ermöglichen, den prognostizierten Bedarf an Windkraft entlang der Ostküste in den nächsten 15 Jahren zu decken, sagten die Forscher. Der Standort in Delaware ist bereits für die industrielle Nutzung ausgewiesen und mit Straßen und Eisenbahnen ausgestattet, ein Plus für den Zugang zu Arbeitern und Materialien.

So funktionieren Rangierports

Da Offshore-Windturbinen in ihrer Kapazität zur Bereitstellung sauberer Energie gewachsen sind, von durchschnittlich 3 MW auf die aktuellen 15-MW-Designs, hat auch ihre Größe zugenommen. Um ein 500-MW-Windprojekt in einem Jahr mit den heutigen 15-MW-Turbinen zu bauen, werden etwa 50 Hektar für Bewegung, Lagerung und Montage benötigt.

Der Bau und die Wartung von Offshore-Windkraftprojekten erfordert auch qualifiziertes Personal, große Komponenten und spezialisierte Installationsschiffe und Rangierhäfen. Laut Kempton besteht die Idee darin, alle Komponenten der Windkraftanlage im Rangierhafen auszulegen, wenn die Artikel vor Ort ankommen. Sind dann alle Teile vorhanden, können sie teilmontiert, auf spezielle Installationsschiffe verladen, transportiert und in einem Offshore-Windpark installiert werden.

Es ist eine große Aufgabe, da einige Turbinenkomponenten mehr als 3.000 Tonnen wiegen können und jedes der drei Rotorblätter der Turbine 110 Meter lang ist. Zum Vergleich: Der durchschnittliche Blauwal (das größte Säugetier) wiegt etwa 115 Tonnen und ist etwa 24 bis 30 Meter lang.

Montage von Offshore-Windkraftanlagen
Blick vom Standort der Occidental Chemical Corporation in Delaware City, Delaware, in die Delaware Bay. Kredit: University of Delaware

Jedes Turbineninstallationsschiff hätte einen Deckbereich, der für den Transport von zwei bis vier Turbinen ausgestattet ist. Bei der ersten Fahrt hob die Crew mit einem Kran auf dem Boot die Pfähle (große Rohre) von der Hafenoberfläche ab, verlagerte sie zum Offshore-Standort und rammte sie dann mit einer Ramme in den Meeresboden. Bei einer zweiten Fahrt würde die Crew den Rest der Turbine mit einem Kran auf das Boot übertragen und installieren. Eine Animation dieses Prozesses finden Sie auf der CReW-Website.

Bei der Überprüfung des von New Jersey vorgeschlagenen Plans nannten Emma House und Emily Tulsky (beide Umweltingenieurwissenschaften) das Standortdesign “sehr gut”, sagten jedoch, dass alternative Designoptionen den Bau der Ladeplattform oder des Kais außerhalb des nördlicheren Bereichs des Standorts umfassen könnten.

“Die nördliche Hälfte dieses Gebiets ist am besten vor Überschwemmungen geschützt und in ihrem derzeitigen Zustand am besten für schwere Lasten geeignet, sodass das Land möglicherweise weniger Zeit und Mühe in Anspruch nimmt, um den Bau vorzubereiten”, sagte House, die derzeit die Arbeit ihres Meisters verfolgt Umwelttechnik an der UD.

Delaware hat derzeit keine Offshore-Windturbinen, obwohl die auf dem Lewes Campus von UD installierte Windturbine die Windturbinentechnologie informiert und gleichzeitig genügend saubere Energie pro Jahr liefert, um den Campus und etwa 100 Haushalte in der Gemeinde mit Strom zu versorgen.

Spin-In-Programm

Neun Studenten verschiedener Studienrichtungen nahmen während des 18-monatigen Projekts am Spin In Wind Deployment Port-Team teil und erlangten ein besseres Verständnis der geschäftlichen Anforderungen und Erfahrungen in der Zusammenarbeit in Teams. Die Studenten lobten den interaktiven Charakter des Spin In-Programms und die intensive Betreuung durch Kempton und Parkison, die sie auf die direkte und indirekte Zusammenarbeit mit verschiedenen Interessengruppen vorbereitet haben, darunter Bauträger, Landbesitzer, Beamte, Umweltbehörden, Industrie- und Politikexperten, Ingenieure und Designer und mehr.

OEIP-Direktor David Weir sagte, dass dieses besondere Spin-In-Projekt durch den beeindruckenden Arbeitsumfang der Studenten auszeichnet. “Die Aktion von New Jersey bestätigt und unterstreicht die Qualität der Arbeit der Studenten”, sagte Weir. „Es war nicht nur die Zusammenstellung eines Plans oder technischen Berichts, es war eine sehr detaillierte Studie, die finanzielle und technische Kernarbeit in Verbindung mit der Interaktion mit Branchen- und Politikexperten umfasste, um den besten Standort zu definieren, um diese Fähigkeit auf die Ostküste.”

Montage von Offshore-Windkraftanlagen
UD-Energiepolitik-Analystin und Doktorandin Sara Parkison (links) geht mit einem Vertreter eines Windkraftanlagenherstellers spazieren, um einen Standort in Delaware City auf eine mögliche Entwicklung als Offshore-Windhafen zu inspizieren. Kredit: University of Delaware

Sarra Sundstrom (Englisch und Umweltstudien) trat dem Projekt bei, nachdem sie während eines Auslandsaufenthalts in Dänemark über ein Dutzend Offshore- und Nearshore-Windturbinen besucht hatte. Dänemarks erfolgreiche Windkraftinfrastruktur deckt etwa die Hälfte des Strombedarfs des Landes.

„Ich halte den weltweiten Übergang zu erneuerbaren Energien für notwendig und unvermeidlich“, sagte Sundstrom.

Zach Roy (Energie- und Umweltpolitik sowie Politikwissenschaft) stimmte dem zu und fügte hinzu, dass die interdisziplinäre Zusammenarbeit und die fokussierte Denkweise des Teams dazu beigetragen haben, ein qualitativ hochwertiges Endprojekt zu liefern.

“Unser Team war erfolgreich, weil wir uns einig waren, wie viel für die Zukunft auf dem Spiel steht und wie wichtig es ist, sofort zu handeln”, sagte Roy.

Es ist unklar, ob ein Rangierhafen in Delaware zum Tragen kommt. Bisher ist die Unterstützung für Windkraft in Delaware hinter anderen Bundesstaaten im Osten der USA zurückgeblieben. Kempton und Parkison verfolgen jedoch weiterhin Forschungs- und Politikbemühungen, die eine Rolle für Windkraftinitiativen in Delaware ermöglichen könnten, einschließlich des als Standort identifizierten Standorts Delaware City Initiative, die Ostküstenstaaten unterstützen würde, die Offshore-Windprojekte entwickeln, mit ausreichend Platz für Erweiterungen, wenn die Nachfrage der Industrie steigt.


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