Von Maarten de Vries, Bram Albers und Benno van Dongen

Die Nutzung der Offshore-Windenergie (OWE) erfährt einen enormen Anstieg. Diese einst teure und unausgereifte Technologie kann heute bei den Kosten mit dem Strom aus fossilen Quellen mithalten, sodass viele Länder ihre Dekarbonisierungsziele schneller und zu geringeren Kosten erreichen können. Bisher dominiert Europa den Markt, aber der globale Wettbewerb nimmt zu. Um seine Marktführung zu behaupten, muss der europäische Offshore-Windenergiesektor auf Fortschritte wie die Umwandlung von Offshore-Windenergie in Wasserstoff und die Weiterentwicklung der schwimmenden Technologie setzen, die Offshore-Windparks in tieferen Gewässern ermöglicht.

Eine wichtige Säule für die Dekarbonisierung

Vor einem Jahrzehnt galt die Offshore-Windenergietechnologie als unausgereift und teuer. Hohe Finanzierungskosten aufgrund der hohen Risikobewertung des Sektors sowie ernsthafte Probleme beim Bau und Betrieb von Offshore-Windkraftanlagen hatten die Stromgestehungskosten (LCOE) von Offshore-Windkraftanlagen in Europa auf rund 190 EUR pro Megawattstunde (MWh) ansteigen lassen.

Zur Lösung des Problems einigte sich die Branche auf ein Kostenziel von 115 EUR/MWh bis 2020. Die Entwicklungen übertrafen die Erwartungen. 2016 wurde für einen Windpark in der Nordsee vor der niederländischen Küste ein Ausübungspreis von 87 EUR/MWh angegeben, der deutlich unter dem Ziel für 2020 liegt. Nachfolgende Projekte erreichten noch niedrigere Ausübungspreise. Inzwischen liegen die Preise bei 49 EUR/MWh. In den Niederlanden und Deutschland waren bereits Ausschreibungen ohne Subventionen erfolgreich.

Aufgrund dieser unerwarteten Entwicklung sind die Ambitionen für die Offshore-Windenergiekapazität stark gestiegen. Viele Regierungen sehen Offshore-Windenergie inzwischen als Schlüsselelement zur Erreichung der Dekarbonisierungsziele , die 2015 auf der UN-Klimakonferenz in Paris festgelegt wurden. Die Europäische Union strebt beispielsweise bis 2050 300 GW Offshore-Windenergie an und sieht Offshore-Windenergie als eine Hauptkomponente des europäischen Energiesystems.

Die Vorteile von Offshore-Wasserstoff

Wasserstoff hat sich schnell als einer der Eckpfeiler der Energiewende in Europa sowie der Dekarbonisierungsbemühungen weltweit erwiesen. Zusammen mit seinen Derivaten ist Wasserstoff gut geeignet, um sehr energieintensive Sektoren zu dekarbonisieren, z. B. die Transport- und die Schwerindustrie (Stahl, Chemie usw.). Sogenannter „grüner“ Wasserstoff, der aus erneuerbaren Energien gewonnen wird, kann problemlos in Röhrenspeichern, Salzkavernen oder erschöpften Gasfeldern gespeichert werden und so die Schwankungen der erneuerbaren Energien ausgleichen. Bei großen Mengen kann Energie viel günstiger in molekularer Form (Wasserstoff durch eine Pipeline) transportiert werden als in Form von Elektronen (Strom durch ein Kabel).

Wenngleich Wasserstoff eine potenziell wichtige Rolle bei der Erreichung der globalen Dekarbonisierungsziele für die Zeit nach 2030 spielt, werden dafür riesige Mengen benötigt. An dieser Stelle kommt die Offshore-Windenergie ins Spiel. Offshore-Windenergie ist die am besten geeignete erneuerbare Energiequelle in Nordwesteuropa, um die großtechnische Stromerzeugung direkt mit der großtechnischen Wasserstofferzeugung zu koppeln. Es spricht viel dafür, die Elektrolyseure für die Wasserstofferzeugung direkt in die Offshore-Windturbinen zu integrieren statt den Wasserstoff erst an Land zu erzeugen: Wasserstoff-Pipelines sind billiger als Stromkabel. Das Gas kann leicht in leeren Offshore-Gasfeldern und Salzkavernen gespeichert werden. Es gibt nur minimale Auswirkungen auf die Umwelt, da eine Pipeline wesentlich größere Energiemengen transportieren kann als ein Stromkabel und somit weniger Eingriffe in oft empfindliche Ökosysteme wie das Wattenmeer erforderlich sind. Darüber hinaus können nicht verwendete Offshore-Erdgaspipelines für den Transport von Wasserstoff umgewidmet werden. Die Elektrolyseure für die Offshore-Wasserstoffproduktion können in die Offshore-Windturbine integriert oder auf einer Offshore-Plattform platziert werden.

Globaler Wettlauf um kostengünstigen Wasserstoff

Die Kosten für grünen Wasserstoff aus Offshore-Windanlagen in der Nordsee werden bis 2025 voraussichtlich auf etwa 4 EUR/kg fallen. Damit wäre der durch Offshore-Windenergie produzierte Wasserstoff wettbewerbsfähig mit Wasserstoff aus dem Nahen Osten, Chile und anderen Regionen, in denen erneuerbarer Strom billig ist, für den die Kosten – einschließlich Transport nach Europa – ebenfalls rund 4 EUR/kg betragen. Es ist jedoch ungewiss, ob der Wasserstoff aus der Nordsee auf längere Sicht wettbewerbsfähig bleibt. Da die besten küstennahen Standorte für Offshore-Windenergieanlagen in Europa bereits belegt sind, müssen die Anlagen weiter draußen installiert werden, was wiederum die Kosten in die Höhe treibt. Es ist auch wahrscheinlich, dass die Kosten für den Schiffstransport sinken werden, sodass der Druck auf den in europäischen Gewässern produzierten grünen Wasserstoff weiter steigt.

Aber selbst bei höheren Kosten dürfte Wasserstoff aus europäischen Offshore-Windenergieanlagen weiterhin attraktiv bleiben. Einheimischer Wasserstoff reduziert die Abhängigkeit von Importen aus anderen, zum Teil politisch instabilen Regionen. Durch die Produktion von Wasserstoff in eigenen Gewässern kann Europa auch von der nachgelagerten Wertschöpfung von Wasserstoff als Ausgangsmaterial profitieren,z. B. bei der Herstellung von synthetischen Kraftstoffen oder umweltfreundlichen Chemikalien – ein Wert, der sich sonst ins Ausland verschiebt. Bei der Umwandlung der Offshore-Windenergie in Wasserstoff entfallen etwa zwei Drittel der Kosten pro Kilogramm Wasserstoff auf die Offshore-Windenergie selbst. Daher sind Kostensenkungen bei der Erzeugung von Offshore-Windenergie ein wichtiger Schritt, damit Europa Energieunabhängigkeit erreicht und wettbewerbsfähig bleibt.

Wie der europäische Offshore-Windenergiesektor seinen Vorsprung halten kann

Etwa 60 % der Investitionen in globale Offshore-Windenergieanlagen, die zwischen 2020 und 2023 in Betrieb genommen werden oder werden sollen, werden von europäischen Unternehmen getätigt. Doch die globale Konkurrenz schläft nicht. Vor allem China wird immer wettbewerbsfähiger, da das Land von einem sich schnell entwickelnden Heimatmarkt profitiert. So hat der chinesische Turbinenhersteller Mingyang bereits ein Geschäfts- und Entwicklungszentrum in Hamburg gegründet und sich ein Geschäft vor der italienischen Küste gesichert.

Wenn der europäische Offshore-Windenergiesektor seine Marktführung beibehalten will, muss er bald handeln. Die jüngste Studie von Roland Berger zeigt einige der Schlüsselbereiche auf, die dem europäischen Offshore-Windenergiesektor Möglichkeiten für die Innovation und Industrialisierung bieten. Dies ist notwendig, um mit der globalen Konkurrenz mitzuhalten.

• Industrialisierung: Die Fertigung von Turbinen und Fundamenten kann weiter industrialisiert werden, dies erfordert jedoch eine weitere Standardisierung der Teile.
• Integriertes Design: Intelligentere integrierte Designs ermöglichen eine effizientere Offshore-Installation und führen so zu wichtigen Kostensenkungen.
• Digitale Wartung: Die digitale Fernüberwachung des baulichen Zustands von Offshore-Windenergieanlagen ist für die Senkung der Wartungskosten unerlässlich.
• Größere Turbinen: Die Hersteller produzieren immer größere Turbinen – derzeit sind bereits 20-MW-Modelle in Planung.
• Selbstheilende Materialien: Die Verwendung von selbstreparierenden Materialien in den Rotorblättern kann die Wartungs- und Reparaturkosten über die Lebensdauer des Windparks drastisch reduzieren.
• Optimierte Windparksteuerung: Die großräumigen aerodynamischen Wechselwirkungen innerhalb von Windparks sind noch nicht gut erforscht. Simulationen und physikalische Modelle sind notwendig, um diese Wechselwirkungen besser zu verstehen.

Um ihren Platz als Weltmarktführer im Bereich Offshore-Windenergie zu festigen, müssen europäische Unternehmen schnell neue Lösungen und Standardprozesse entwickeln. Denn nur so können Sie den Anwendungsbereich der Offshore-Windenergie erweitern und die Kosten senken. Das ist ein entscheidender Schritt, um global wettbewerbsfähigen Wasserstoff zu erzeugen und energieunabhängig zu werden. Dies verspricht auch eine höhere inländische Wertschöpfung bei nachgelagerten Produkten und eine Verbesserung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit der energieintensiven Industrien in Europa.

Um mehr zu erfahren, lesen Sie unsere vollständige Studie. Finden Sie heraus, wie Europa seine führende Position auf dem globalen Offshore-Windenergiemarkt festigen und eine CO2-freie Zukunft für seine Wirtschaft und Bürger sowie für den Planeten als Ganzes aufbauen kann.

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