Sustainable offshore wind farm decommissioning - Multi-criteria decision analysis for the assessment of sustainable decommissioning alternatives

Abstract

Die aktuellen ehrgeizigen Entwicklungspläne für Windenergie erfordern die Errichtung sehr vieler Windturbinen in der Nordsee. Da die operative Lebensdauer dieser Windturbinen endlich ist, wird der Rückbau eine der Kernfragen des nachhaltigen Energiemanagements. Zurzeit mangelt es jedoch sowohl an praktischen Rückbauerfahrungen als auch an einem fundierten Verständnis für Chancen und Limitationen der unterschiedlichen Rückbaualternativen. Mögliche Rückbaualternativen berücksichtigen zum Beispiel verschiedene Rückbautechnologien, logistische Konzepte oder teilweisen Rückbau. Ökonomische, Umweltbezogene oder soziale Auswirkungen dieser Rückbaualternativen sind bisher nicht vollständig untersucht. Aufgrund der sehr geringen Erfahrungen und Kenntnissen ist der Rückbau von Offshore-Windparks mit einer großen Unsicherheit verbunden. Diese Arbeit hat zum Ziel, Entscheidungsträger zu befähigen qualifizierte und nachvollziehbare Entscheidungen für einen nachhaltigen Rückbau von Offshore-Windparks zu treffen. Multikritierelle Entscheidungsanalysen wurden angewandt um ausgewählte Rückbaualternativen hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit, d.h. ihrer Treibhausgasemissionen, Ressourceneffizienz, Kosten, Gefährdungen und Auswirkungen auf die benthische Biodiversität, unter Berücksichtigung der einhergehenden Unsicherheiten zu bewerten und zu vergleichen. Aufgrund der mangelnden Erfahrungen wurde als erstes eine Wissensbasis entwickelt, auf welcher alle nachfolgenden Untersuchungen basierten. Diese Wissensbasis umfasst eine Stakeholder-Analyse (Publikation I), die Ausarbeitung der Rückbaualternativen (Publikationen V and VIII), die Untersuchen der rechtlichen Anforderungen (Publikation II) und Entwicklung eines Referenz-Offshore-Windparks als Fallbeispiel (Publikation III). Anschließend wurde ein Konzept entworfen für die Integration von Stakeholder-, Nachhaltigkeits- und Prozessansatz (Publikation IV), welches als Basis für die multikriterielle Entscheidungsanalyse diente. Unterschiedliche Methoden der multikritierellen Entscheidungsanalysen wurden angewendet (Nutzwertanalyse in Publikation VIII und fuzzy SAW, fuzzy TOPSIS sowie fuzzy VIKOR in Publikation IX) und die Ergebnisse wurden zwecks des Vergleichs der Methoden und der Rückbaualternativen interpretiert. Um die Auswirkungen der Gewichtung der Entscheidungskriterien auf die Rangfolge der Rückbaualternativen zu untersuchen wurde eine Auswertung mit übergewichteten Kriterien durchgeführt (Publikation X). Diese Studie zeigt, wie multikriterielle Entscheidungsanalysen eingesetzt werden können, um die Nachhaltigkeit von Rückbaualternativen von Offshore-Windparks zu untersuchen. Obwohl alle einsetzten Methoden geeignet waren, berücksichtigten nur die fuzzy Multikriterielle Entscheidungsanalsysemethoden die assoziierte Unsicherheit. Obwohl die Methoden unter bestimmten Bedingungen unterschiedliche auf kleine Abweichungen in den fuzzy rating reagierten, haben sie größtenteils ähnliche Rangfolgen der Rückbaualternativen hervorgebracht. Alternativen des teilweisen Rückbaus, bei denen Gründungsstrukturen oberhalb des Meeresbodens geschnitten werden, der Kolkschutz und/oder die Innerparkverkabelung zurückbleibt, erhielten zumeist hohe Range. Sie sind mit geringen Kosten und Treibhausgasemissionen verbunden und sind vorteilhaft für die benthische Biodiversität. Feeder-Konzepte wiederum gehen mit hohen Kosten, Treibhausgasemissionen und Gefährdungen einher, da sie zusätzliche Schiffe und Überfahrten sowie mehrere Hebevorgänge erfordern. Sie erhielten somit am häufigsten die niedrigsten Ränge. Nachhaltigkeit, also die Verfolgung umweltbezogener, wirtschaftlicher und sozialer Ziele, wurde durch die fünf Entscheidungskriterien in der multikriteriellen Entscheidungsanalyse berücksichtigt. Diese Analyse zeigt, dass vier der Entscheidungskriterien, nämlich Kosten, Treibhausgasemissionen, Biodiversität und Gefährdungen, geeignete Kriterien sind, um die Rückbaualternativen für Offshore-Windparks zu bewerten. Das Entscheidungskriterium Ressourceneffizient jedoch ist nicht geeignet, um teilweise Rückbaualternativen einzuschätzen, da die Menge und die Art der im Meer verbleibenden Materialien nicht angemessen berücksichtigt werden. Eine grundlegende Herausforderung dieser Analyse war die schwache Daten- und Wissensbasis. Aufgrund mangelnder Erfahrungen wurden Rückbauprozesse basierend auf der Einschätzung von Experten entwickelt. Daten für die Bewertung der Rückbaualternativen unterlagen häufig der Geheimhaltung, z.B. der Treibstoffverbrauch der Schiffe, oder sie existierten nicht, so wie z.B. Umweltmonitoring-Daten. Um den Rückbau von Offshore-Windparks besser untersuchen zu können, sollten künftig solche Daten und Informationen erhoben werden.