Sturm und das tagelang – das Meer wäre der beste Ort, um Windräder zu installieren, wäre es nicht so rau und zerstörerisch. Bislang gilt: Je weiter draußen, desto teurer sind Offshoreanlagen. In tiefem Wasser lassen sich Windräder bisher gar nicht verankern: Zu heftige Wellen, zu viel Korrosion, zu großer Druck, zu rohe Naturgewalten. Ingenieure aus Japan und Europa arbeiten trotzdem schon an Prototypen für Windkraftanlagen, die auf hoher See im Meer treiben und so Wellen und Wind trotzen sollen. Funktioniert das, könnte Strom vom Meer eines Tages den weltweiten Energiebedarf decken.

Offshoreparks in Nord- und Ostsee, die gibt es schon. Gebaut im Zuge der Energiewende – wenn auch mancherorts mit deutlicher Verzögerung. Sie ruhen auf Tripods, Jackets oder einem Monopile als Fundament. Tripods sind Dreibeine, Jackets fachwerkartige Stahlkonstruktionen, die unter Wasser das Windrad halten. Auf einem Einzelsockel hält ein festes Fundamentrohr die Anlage.

Doch was sich in flachen Gewässern gut macht, ist weiter draußen im Meer untauglich. Ab Wassertiefen von 30, maximal 50 Metern ist Schluss für die herkömmlichen Fundamente. Zu stark sind die Kräfte, die auf sie wirken. Die Alternative: frei im Meer treibende Plattformen mit Windrädern drauf. Sie könnte man auch noch in Meerestiefen bis zu 200 Metern verankern. Denn das eigentliche Kraftwerk schwimmt oben.

Als Inspiration dienen Ingenieuren hierbei Plattformen der Erdöl- und Erdgasindustrie. Schwimmende Windräder werden nämlich nicht in den Meeresboden gerammt, sondern treiben auf Schwimmkörpern und sind nur auf dem Meeresgrund vertäut. Ein entscheidender Vorteil: Noch an Land werden die Anlagen mit der Windturbine zusammengebaut. Schlepper ziehen sie dann raus aufs Meer, dorthin, wo sie Strom erzeugen sollen. Weil das einfacher ist als eine Installation bei Wind und Wellen, hoffen Ingenieure, dass die Methode Zeit und Geld sparen wird. Und noch einen Vorteil hätten die schwimmenden Kraftwerke: Auch Länder, die keine Küste haben für fest installierte Offshoreparks, könnten sie betreiben.

Vor Fukushima treibt die Zukunft

Was gut klingt, ist in der Praxis äußerst schwierig. Bislang gibt es weltweit rund 15 Forschungsprojekte in unterschiedlichen Planungsstufen, in denen Ingenieure verschiedene Ansätze testen und vergleichen. Welche Verankerung eignet sich am besten? Wie sollte die Plattform gestaltet sein? Ist die Unterkonstruktion besser starr oder flexibel?

Im japanischen Fukushima lässt sich die mögliche Zukunft schon besichtigen. 20 Kilometer vor der Küste des havarierten Atomkraftwerks schwimmen Windräder im Pazifik. "Grundsätzlich mag Japan den Europäern bei der Windkraft hinterherhinken", sagt der Ingenieur Takafumi Shigemura. "Wenn es aber um die Entwicklung von schwimmenden Windrädern geht – da haben wir einen Vorteil." Weil Japans Küsten so schnell abfallen, dass herkömmliche Offshoretechnik nicht möglich ist, hatte das japanische Wirtschaftsministerium bereits 2012 das Forward Project gestartet: Windräder auf Auftriebskörpern, die größtenteils unter Wasser liegen.

Die wichtigste Erkenntnis nach vier Jahren Betrieb: Das System produziert Strom. Seit 2013 speist die kleinste der drei Versuchsanlagen mit zwei Megawatt Leistung Strom ins japanische Netz ein, nach dem Schwimmkörper mit einem Sieben-Megawatt-Koloss ging zuletzt im vergangenen Mai das Fünf-Megawatt-Windrad in Betrieb.

Das größte Problem: Bislang wurden umgerechnet 440 Millionen Euro investiert, noch sind also die Kosten für den produzierten Strom zu hoch. Mithilfe der Versuchsanlage sollen Shigemura und seine Kollegen nun lernen, wie sich die Kosten senken lassen.

Größte Hürde: die Stabilität

Mit Blick nach Japan sind längst auch in Europa erste Forschungsarbeiten zu schwimmenden Windrädern angelaufen. In Norwegen etwa dreht sich ein Versuchswindrad mit fünf Megawatt Leistung, fünf Kilometer vor dem portugiesischen Aguçadoura schwimmt ein Zwei-Megawatt-Windrad im Atlantik (siehe Video). Und 25 Kilometer vor Schottlands Küste soll Ende 2017 der erste schwimmende Windpark mit fünf Rädern den Dienst aufnehmen, wie die beteiligten Firmen Mitte Februar bekannt gegeben haben. Sie sollen 135 Gigawattstunden Strom pro Jahr generieren – genug, um 20.000 Haushalte zu versorgen.

Im Wesentlichen gibt es drei konkurrierende Konzepte: "Das Spar-Buoy-Konzept – auch tanzender Turm genannt – besteht aus einem Stahlzylinder, der als Schwimmer und Turm für die Windkraftanlage dient", erklärt Firmensprecher Jan Claus von Gicon. Die Dresdner Firma arbeitet mit der Bergakademie Freiburg an einem tauglichen System. Zudem gebe es das tauchende Konzept, bei dem die Plattform meist von senkrecht stehenden Tauchzylindern gehalten wird, sagt Claus weiter: "Und es gibt unser Tension-Leg-System, die schwebende Plattform: Ein zylindrischer Auftriebskörper wird von straff gespannten Ketten leicht unter Wasser gezogen und so in Position gehalten." Ein passender Ort für den Prototyp ist noch nicht gefunden, man hofft auf Geschäfte mit den USA.

Dienst bei 19 Meter hohen Wellen

Auch ist bei allen Projekten unklar, wie die Ingenieure ihre Konstruktionen stabil halten wollen. Die Gondel eines Windrades wiegt um die 450 Tonnen, dazu kommt das Gewicht der Rotorblätter. Die Ingenieure müssen schwimmende Plattformen entwickeln, die so ein Gewicht in 150 Metern Höhe stabil halten, obwohl es sich um die eigene Achse dreht. Und als wäre diese Ingenieursleistung nicht schon anspruchsvoll genug: Die Kraftwerke im Meer müssen dann auch noch ihren Dienst bei 19 Meter hohen Wellen sicher erfüllen, wie sie zum Beispiel an der norwegischen Versuchsplattform Hywind vorkommen.

Trotz all dieser Hürden ist die Internationale Organisation für erneuerbare Energien (Irena) überzeugt: "Schwimmende Offshoretechnologie hat ein viel größeres Marktpotenzial als die Offshore-windräder mit Fundament." So steht es in ihrem Statusbericht Floating Foundations: A Game Changer for Offshore Wind Power. Auch weil sie sich öfter einsetzen lässt. Vor allem die USA und Japan könnten wegen der besonderen Geologie ihrer Küsten von dem System profitieren.

"Die Japaner werden die Vorreiterrolle übernehmen", sagt Johannes Schiel, Marktanalyst beim Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau. Aber so vielversprechend die Tests bisher auch seien – bis zum industriellen Durchbruch sei noch viel Forschung nötig. Erst Mitte des nächsten Jahrzehnts rechnen die Organisation Irena und Experte Schiel mit Windparks auf hoher See, die so günstig sind und so viel Strom erzeugen, dass sich das lohnt.