Vattenfall optimierte die Layouts von Offshore-Turbinen und schuf einen Mehrwert von 150 Mio. €.

Die Wirtschaftlichkeit von Offshore-Windparks hängt von zwei miteinander verknüpften Entwurfsentscheidungen ab: wo jede Turbine platziert wird und wie sie miteinander verkabelt werden. Zu nah beieinander platzierte Turbinen nehmen sich gegenseitig den Wind, während eine Verschiebung einer einzelnen Turbine die Fundamentkosten und die Kabellänge im gesamten Windpark verändert.

Vattenfall und die DTU entwickelten gemischt-ganzzahlige Programmiermodelle und Matheuristiken, die die Turbinenplatzierung und die Kabeltrassenführung gemeinsam lösen und dabei Windbedingungen, Wassertiefe, Bodenbeschaffenheit und elektrische Verluste berücksichtigen. Die Werkzeuge ersetzten einen langsamen, weitgehend manuellen Entwurfsprozess.

Die Optimierung erbrachte einen Kapitalwert von rund 10 Millionen € pro Windpark sowie einen schnelleren und strafferen Entwurf. Über die Standorte hinweg, die Vattenfall bereits erworben hatte, erzielten die Werkzeuge Kapitalwertsteigerungen von mehr als 150 Millionen € und stärkten die Position des Unternehmens bei Offshore-Ausschreibungen.

Nachlaufverluste und Kabelkosten als eine einzige Optimierung modellieren

Nachlaufinterferenzen bedeuten, dass jede Turbinenplatzierung die Leistung aller anderen beeinflusst

Kabel gehören zu den größten Investitionskosten und hängen vom gewählten Layout ab

Die gemeinsame Lösung des gesamten Windparks erfasst Wechselwirkungen, die eine Tabellenkalkulation nicht abbilden kann

Ein schnellerer Entwurf ermöglichte es Vattenfall, sich mit besserer Wirtschaftlichkeit an mehr Ausschreibungen zu beteiligen

Wenn lokale Entscheidungen Interferenzen mit Nachbarn erzeugen, besteht der richtige Schritt darin, den gesamten Windpark auf einmal zu lösen; die alleinige Optimierung jeder einzelnen Turbine lässt Geld auf dem Meeresboden liegen.

Vattenfall gewann für diese Arbeit den Franz-Edelman-Preis 2019. Die Werkzeuge wurden eingesetzt, um die ersten Offshore-Windparks zu entwerfen, die ohne Subventionen errichtet wurden, und die Methoden trugen dazu bei, grüne Energie für Endkunden günstiger zu machen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Interfaces veröffentlicht.