BAM und EnBW verbessern Korrosionsschutz von Offshore-Windenergieanlagen

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Berlin - Offshore-Windenergieanlagen sind im Betrieb oft mit widrigen Umgebungsbedingungen konfrontiert. Der Bedarf an der Erforschung optimaler Materialien und Schutzsysteme ist daher weiterhin hoch. An dieser Schnittstelle setzt eine Kooperation zwischen BAM und EnBW an.

Der Ausbau der Offshore-Windenergie bildet eine zentrale Säule für die Erreichung der nationalen Klimaziele und die Umsetzung der Energiewende. Auf hoher See gefährdet insbesondere Korrosion die Sicherheit und Langlebigkeit von Offshore-Windenergieanlagen. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) hat jetzt zusammen mit der Energie Baden-Württemberg AG (EnBW) eine umfassende und einzigartige Versuchskampagne gestartet, um die Entwicklung von Schutzsystemen voranzutreiben.

17 verschiedene Werkstoffe werden in der Nordsee drei Jahre lang Wind und Wetter ausgesetzt
Offshore-Windparks sollen 25 Jahre und länger in Betrieb bleiben. Auf hoher See herrschen jedoch extreme Witterungsbedingungen. Als Folge sind Korrosionsschäden an den Anlagen möglich, die durch die maritime Witterung noch verstärkt werden können. Betroffen von der sogenannten „atmosphärischen“ Korrosion sind dabei alle metallischen Teile oberhalb der Wasserlinie, gleichzeitig sind dort allerdings die Schutzmöglichkeiten begrenzt. Die vielen Faktoren, die auf das Phänomen wirken, sind dabei trotz umfangreicher Forschung noch nicht hinreichend verstanden.

„Auch bei bekannten Werkstoffsystemen zeigen sich immer wieder unerwartete Probleme mit Korrosion und sie erweisen sich als weniger langlebig als erhofft“, so der Korrosionsexperte beim Kompetenzzentrum Wind@BAM Martin Babutzka. „Das liegt auch daran, dass Prognosen zur Dauerhaftigkeit von Materialien zumeist auf Kurzzeitprüfungen im Labor oder Simulationen in Klimakammern beruhen. Belastbare Aussagen zum Korrosionsverhalten unter Realbedingungen lassen sich auf dieser Basis nicht treffen“, so Babutzka weiter.

Oft führen die Ergebnisse der Laboruntersuchungen und Simulationen sogar zu falschen Annahmen, so dass Konstruktionselemente zu konservativ oder auch zu riskant ausgelegt werden, was wiederum die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit der Anlagen beeinträchtigt.

Zusammen mit EnBW hat das BAM jetzt einen in Deutschland bisher einzigartigen Versuch gestartet, um die atmosphärische Korrosion im Offshore-Bereich unter Realbedingungen zu erforschen. Gemeinsam mit EnBW hat Babutzka eine Bewitterungskampagne konzipiert, bei der insgesamt 17 verschiedene Werkstoffe und Korrosionsschutzsysteme direkt auf hoher See auf ihre Beständigkeit hin geprüft werden. Die Ergebnisse sollen für die Industrie nutzbar gemacht werden.

„Die BAM ist aus unserer Perspektive die ideale Partnerin für dieses Projekt, da sie einerseits an der Genehmigung von Offshore-Windenergieanlagen beteiligt ist und in diesem Bereich selbst forscht und anderseits über eine ausgezeichnete Reputation und langjährige Erfahrung im Bereich der Korrosionsforschung und Werkstofftechnik verfügt“, so Sven Tannert, Experte aus dem Bereich Qualitätssicherung Stahlbau und Korrosionsschutz bei EnBW.

Testkampagne soll belastbare Daten zur Dauerhaftigkeit einzelner Werkstoffe liefern
Für die Testkampagne hat die Wilhelm Modersohn GmbH & Co. KG einen rund sechs mal zwei Meter großen „Bewitterungskasten“ gebaut. In dieser offenen containerartigen Struktur wurden die Werkstoffproben auf Gerüsten angebracht.

Im Sommer hat ein Versorgungsschiff die ca. drei Tonnen schwere Konstruktion hinaus zum EnBW-Windpark „Hohe See“, 100 Kilometer nordwestlich von Helgoland, transportiert. Dort wurde sie mit einem Kran auf eine Verteilerstation gehievt. Auf der zentralen Plattform inmitten von 71 Windturbinen sind die Materialproben in den kommenden drei Jahren Wind und Wetter ausgesetzt.

Die Testkampagne von BAM und EnBW ist nach Angaben der beiden Kooperationspartner die bisher umfassendste ihrer Art in Deutschland. Geprüft werden Materialproben aus Stahl, Zink, Kupfer und Aluminium, Materialvarianten mit innovativen Beschichtungen und Zinküberzügen sowie nichtrostende Stähle in unterschiedlichen Widerstandsklassen. Sämtliche Proben wurden von führenden Unternehmen und Verbänden aus dem Bereich Stahlbau sowie der Verzinkungs-Industrie zur Verfügung gestellt. In Abständen von jeweils einem Jahr sollen Proben entnommen und auf Korrosion untersucht werden.

„Die Kampagne erlaubt es uns erstmals, ein umfassendes Bild zu den Korrosionsbedingungen auf hoher See sowie wirklich belastbare Daten zur Dauerhaftigkeit einzelner Werkstoffe zu gewinnen. Die Ergebnisse sollen es Unternehmen der Offshore-Branche in Zukunft ermöglichen, den Korrosionsschutz optimal auszulegen. Wir wollen damit ein wissenschaftliches Fundament legen, das wirtschaftliche, aber auch ökologische Aspekte berücksichtigt“, so Babutzka.