Nearshore

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Der Begriff **Nearshore** bezeichnet im Kontext der Windkraft die Errichtung und den Betrieb von Windenergieanlagen in küstennahen Meeresgebieten, die sich durch geringe Wassertiefen und eine räumliche Nähe zum Festland auszeichnen. Diese Standorte verbinden die Vorteile der Offshore-Windkraft – wie höhere und konstantere Windgeschwindigkeiten – mit logistischen und wirtschaftlichen Vorzügen, die sich aus der Nähe zur Küste ergeben. Nearshore-Projekte gelten als wichtiger Baustein für die Energiewende, da sie eine effiziente Nutzung mariner Windressourcen bei gleichzeitig reduzierten Infrastrukturkosten ermöglichen.

Allgemeine Beschreibung

Nearshore-Windparks werden typischerweise in Wassertiefen von bis zu 50 Metern errichtet, wobei die genaue Definition je nach nationaler Regulierung variieren kann. Im Gegensatz zu klassischen Offshore-Anlagen, die oft in Tiefwassergebieten mit Wassertiefen von über 50 Metern installiert werden, profitieren Nearshore-Projekte von kürzeren Kabeltrassen für den Netzanschluss und geringeren Anforderungen an die Gründungskonstruktionen. Die Nähe zum Festland vereinfacht zudem Wartungsarbeiten und reduziert die Transportkosten für Komponenten wie Rotorblätter, Gondeln und Türme.

Die Windbedingungen in Nearshore-Gebieten sind in der Regel günstiger als an Land, jedoch weniger konstant als in weiter entfernten Offshore-Zonen. Die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten liegen hier zwischen 7 und 9 Metern pro Sekunde (m/s), was zu einer höheren Volllaststundenzahl im Vergleich zu Onshore-Anlagen führt. Gleichzeitig sind Nearshore-Standorte weniger anfällig für extreme Wetterereignisse wie Hurrikane oder Taifune, die in einigen Offshore-Regionen ein Risiko darstellen. Die ökologischen Auswirkungen von Nearshore-Windparks werden intensiv untersucht, da diese Gebiete oft wichtige Lebensräume für marine Arten und Rastplätze für Zugvögel darstellen.

Aus technischer Sicht kommen bei Nearshore-Projekten häufig Monopile- oder Jacket-Gründungen zum Einsatz, die für Wassertiefen bis etwa 40 Meter optimiert sind. Monopiles – große Stahlrohre, die in den Meeresboden gerammt werden – sind aufgrund ihrer Kosteneffizienz und einfachen Installation die bevorzugte Lösung für flachere Gewässer. Jacket-Strukturen, die aus einem räumlichen Stahlfachwerk bestehen, bieten dagegen eine höhere Stabilität in tieferen oder komplexeren Untergründen. Die Wahl der Gründung hängt von Faktoren wie Bodenbeschaffenheit, Wellenlasten und Eisgang ab, die in Nearshore-Gebieten besonders sorgfältig analysiert werden müssen.

Die Wirtschaftlichkeit von Nearshore-Windparks wird maßgeblich durch die Einspeisevergütung, die Netzanschlusskosten und die Betriebskosten bestimmt. Da Nearshore-Projekte näher am Festland liegen, entfallen aufwendige Umspannplattformen, die bei Offshore-Windparks in größerer Entfernung erforderlich sind. Stattdessen können die Anlagen direkt über Seekabel mit dem landseitigen Stromnetz verbunden werden. Dies senkt die Investitionskosten und verkürzt die Amortisationszeit. Gleichzeitig unterliegen Nearshore-Projekte strengeren Genehmigungsverfahren, da sie in der Regel in Sichtweite der Küste liegen und damit Konflikte mit Tourismus, Schifffahrt und Fischerei auslösen können.

Technische Details

Die Auslegung von Nearshore-Windenergieanlagen folgt den gleichen technischen Prinzipien wie Offshore-Anlagen, jedoch mit spezifischen Anpassungen an die küstennahen Bedingungen. Die Nennleistung moderner Nearshore-Turbinen liegt typischerweise zwischen 6 und 12 Megawatt (MW), wobei Anlagen mit einer Leistung von 8 MW derzeit den Markt dominieren. Die Rotordurchmesser betragen bis zu 220 Meter, was eine effiziente Nutzung der Windressourcen ermöglicht. Die Turbinen sind für eine Lebensdauer von mindestens 25 Jahren ausgelegt und müssen extremen Belastungen durch Wellen, Strömungen und Korrosion standhalten.

Ein zentraler Aspekt bei der Planung von Nearshore-Windparks ist die Netzanbindung. Da die Anlagen näher am Festland liegen, kommen häufig Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungssysteme (HGÜ) oder Wechselstromsysteme (HVAC) zum Einsatz, abhängig von der Entfernung zur Küste und der zu übertragenden Leistung. HGÜ-Systeme sind besonders für größere Entfernungen (ab etwa 80 Kilometern) wirtschaftlich, während HVAC-Systeme bei kürzeren Distanzen bevorzugt werden. Die Seekabel werden in der Regel in Gräben verlegt oder mit Schutzschichten gegen mechanische Beschädigungen gesichert, um die Zuverlässigkeit der Stromübertragung zu gewährleisten.

Die Gründungskonstruktionen für Nearshore-Anlagen müssen sowohl statischen als auch dynamischen Belastungen standhalten. Monopiles werden in den Meeresboden gerammt, wobei die Rammtiefe von der Bodenbeschaffenheit abhängt. In sandigen oder tonigen Böden sind größere Rammtiefen erforderlich als in felsigen Untergründen. Jacket-Strukturen bieten den Vorteil, dass sie auch in unebenen oder komplexen Böden eingesetzt werden können, erfordern jedoch einen höheren Materialeinsatz und sind damit teurer. Die Wahl der Gründung beeinflusst maßgeblich die Gesamtkosten des Projekts und muss daher frühzeitig im Planungsprozess berücksichtigt werden.

Ein weiterer technischer Aspekt ist der Korrosionsschutz. Nearshore-Anlagen sind aufgrund der salzhaltigen Luft und des Meerwassers besonders anfällig für Korrosion. Um die Lebensdauer der Komponenten zu verlängern, werden spezielle Beschichtungen und kathodische Schutzsysteme eingesetzt. Zudem müssen die Anlagen regelmäßig gewartet werden, um Schäden frühzeitig zu erkennen und zu beheben. Die Wartung erfolgt in der Regel von Serviceplattformen aus, die in der Nähe der Windparks stationiert sind, oder durch speziell ausgerüstete Schiffe.

Normen und Standards

Nearshore-Windparks unterliegen einer Reihe internationaler und nationaler Normen, die die Sicherheit, Umweltverträglichkeit und technische Zuverlässigkeit gewährleisten. Die wichtigsten Normen sind die IEC 61400-Reihe (insbesondere IEC 61400-3 für Offshore-Windenergieanlagen) sowie die DNVGL-ST-0126 (Design of Offshore Wind Turbine Structures) und DNVGL-ST-0437 (Loads and Site Conditions for Wind Turbines). Diese Standards definieren Anforderungen an die Auslegung, den Betrieb und die Wartung von Windenergieanlagen in maritimen Umgebungen. Darüber hinaus müssen Nearshore-Projekte die Vorgaben der jeweiligen nationalen Genehmigungsbehörden erfüllen, die oft zusätzliche Umweltauflagen enthalten.

Abgrenzung zu ähnlichen Begriffen

Der Begriff Nearshore wird häufig mit anderen Konzepten der Windkraft verwechselt, insbesondere mit Offshore und Onshore. Während Onshore-Windparks an Land errichtet werden und Offshore-Anlagen in weiter entfernten Meeresgebieten mit größeren Wassertiefen stehen, bezieht sich Nearshore auf küstennahе Standorte mit geringen Wassertiefen. Eine weitere Abgrenzung ist zum Begriff Intertidal erforderlich, der Gebiete bezeichnet, die bei Ebbe trockenfallen und bei Flut überflutet werden. Intertidale Zonen sind für Windparks ungeeignet, da sie keine dauerhafte Gründung ermöglichen.

Anwendungsbereiche

• Stromerzeugung: Nearshore-Windparks dienen primär der Erzeugung von erneuerbarem Strom, der in das landseitige Stromnetz eingespeist wird. Aufgrund der höheren Windausbeute im Vergleich zu Onshore-Anlagen tragen sie maßgeblich zur Deckung des Strombedarfs bei und unterstützen die Ziele der Energiewende. In einigen Ländern, wie Deutschland und Dänemark, sind Nearshore-Projekte bereits fester Bestandteil der Energieversorgung.
• Forschung und Entwicklung: Nearshore-Gebiete eignen sich aufgrund ihrer Zugänglichkeit besonders für die Erprobung neuer Technologien, wie schwimmende Gründungen oder hybride Energiesysteme, die Wind- und Wellenenergie kombinieren. Pilotprojekte in Nearshore-Zonen ermöglichen es, innovative Lösungen unter realen Bedingungen zu testen, bevor sie in Offshore-Gebieten eingesetzt werden.
• Kombinierte Nutzung: In einigen Fällen werden Nearshore-Windparks mit anderen maritimen Nutzungen kombiniert, beispielsweise mit Aquakulturen oder Offshore-Plattformen für die Wasserstoffproduktion. Diese integrierten Ansätze können die Wirtschaftlichkeit der Projekte erhöhen und Synergien zwischen verschiedenen Sektoren schaffen.

Bekannte Beispiele

• Alpha Ventus (Deutschland): Der erste deutsche Offshore-Windpark, der 2010 in der Nordsee in Betrieb genommen wurde, liegt in einem Nearshore-Gebiet mit Wassertiefen von etwa 30 Metern. Der Park besteht aus 12 Anlagen mit einer Gesamtleistung von 60 MW und dient als Referenzprojekt für die deutsche Offshore-Windindustrie. Alpha Ventus hat maßgeblich zur Weiterentwicklung der Nearshore-Technologie beigetragen und wichtige Erkenntnisse für spätere Projekte geliefert.
• Horns Rev 1 (Dänemark): Dieser Nearshore-Windpark wurde 2002 in der dänischen Nordsee errichtet und war einer der ersten großen kommerziellen Windparks in küstennahen Gewässern. Mit 80 Anlagen und einer Gesamtleistung von 160 MW hat Horns Rev 1 gezeigt, dass Nearshore-Projekte wirtschaftlich betrieben werden können. Der Park liegt etwa 14 bis 20 Kilometer vor der Küste und ist ein wichtiger Bestandteil der dänischen Energieversorgung.
• Baltic 1 (Deutschland): Der erste kommerzielle Offshore-Windpark in der Ostsee, der 2011 in Betrieb ging, liegt in einem Nearshore-Gebiet mit Wassertiefen von 16 bis 19 Metern. Der Park besteht aus 21 Anlagen mit einer Gesamtleistung von 48,3 MW und versorgt etwa 50.000 Haushalte mit Strom. Baltic 1 ist ein Beispiel für die erfolgreiche Nutzung von Nearshore-Standorten in weniger windreichen Regionen.

Risiken und Herausforderungen

• Umweltauswirkungen: Nearshore-Windparks können erhebliche Auswirkungen auf marine Ökosysteme haben, insbesondere auf benthische Lebensgemeinschaften, Fische und Meeressäuger. Die Rammarbeiten für die Gründungskonstruktionen erzeugen Lärm, der zu temporären oder dauerhaften Verhaltensänderungen bei Meerestieren führen kann. Zudem können die Anlagen den Lebensraum von Zugvögeln beeinträchtigen, die Nearshore-Gebiete als Rastplätze nutzen. Umweltverträglichkeitsprüfungen und Monitoring-Programme sind daher unerlässlich, um negative Effekte zu minimieren.
• Konflikte mit anderen Nutzern: Nearshore-Gebiete werden häufig von Schifffahrt, Fischerei und Tourismus genutzt, was zu Nutzungskonflikten führen kann. Windparks können die Schifffahrtsrouten einschränken und die Fischerei behindern, insbesondere wenn Schleppnetze nicht mehr eingesetzt werden können. Zudem können die Anlagen das Landschaftsbild beeinträchtigen und damit den Tourismus in Küstenregionen negativ beeinflussen. Eine frühzeitige Einbindung aller betroffenen Akteure ist daher entscheidend, um Konflikte zu vermeiden.
• Technische Herausforderungen: Die Gründungskonstruktionen von Nearshore-Anlagen sind hohen Belastungen durch Wellen, Strömungen und Eisgang ausgesetzt. In Regionen mit starken Gezeitenströmungen oder instabilen Böden können zusätzliche Stabilisierungsmaßnahmen erforderlich sein, die die Kosten erhöhen. Zudem müssen die Anlagen regelmäßig gewartet werden, um Korrosion und Materialermüdung zu verhindern. Die Zugänglichkeit der Anlagen ist in Nearshore-Gebieten zwar besser als in Offshore-Zonen, kann jedoch bei schlechtem Wetter eingeschränkt sein.
• Regulatorische Hürden: Die Genehmigungsverfahren für Nearshore-Windparks sind oft komplex und zeitaufwendig, da sie eine Vielzahl von Umweltauflagen und Nutzungsinteressen berücksichtigen müssen. In einigen Ländern, wie Deutschland, sind die Planungsprozesse besonders langwierig, was zu Verzögerungen und höheren Kosten führen kann. Zudem können sich die rechtlichen Rahmenbedingungen ändern, was zusätzliche Unsicherheiten für Investoren schafft.

Ähnliche Begriffe

• Offshore: Bezeichnet Windenergieanlagen, die in weiter entfernten Meeresgebieten mit größeren Wassertiefen (über 50 Meter) errichtet werden. Offshore-Windparks profitieren von höheren Windgeschwindigkeiten, sind jedoch mit höheren Infrastrukturkosten und logistischen Herausforderungen verbunden.
• Onshore: Bezieht sich auf Windenergieanlagen, die an Land installiert werden. Onshore-Windparks sind in der Regel kostengünstiger zu errichten und zu betreiben, weisen jedoch geringere Windausbeuten auf als Nearshore- oder Offshore-Projekte.
• Floating Offshore: Ein relativ neues Konzept, bei dem Windenergieanlagen auf schwimmenden Plattformen in tiefen Gewässern installiert werden. Floating-Offshore-Projekte ermöglichen die Nutzung von Windressourcen in Gebieten, die für feste Gründungen ungeeignet sind, sind jedoch technisch anspruchsvoller und teurer als Nearshore- oder Offshore-Lösungen.

Zusammenfassung

Nearshore-Windparks stellen eine wichtige Ergänzung zu Onshore- und Offshore-Projekten dar, indem sie die Vorteile beider Ansätze kombinieren. Sie ermöglichen eine effiziente Nutzung der Windressourcen in küstennahen Meeresgebieten bei gleichzeitig reduzierten Infrastrukturkosten und logistischen Herausforderungen. Die technische Auslegung von Nearshore-Anlagen erfordert spezifische Anpassungen an die küstennahen Bedingungen, insbesondere bei der Gründung und Netzanbindung. Trotz der wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile sind Nearshore-Projekte mit Risiken verbunden, die von Umweltauswirkungen über Nutzungskonflikte bis hin zu regulatorischen Hürden reichen. Bekannte Beispiele wie Alpha Ventus oder Horns Rev 1 zeigen jedoch, dass Nearshore-Windparks erfolgreich betrieben werden können und einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten.

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