Selbstgemachte Flaute: Offshore-Windparks klauen sich gegenseitig Wind

Selbstgemachte Flaute: Offshore-Windparks klauen sich gegenseitig Wind

von Wolfgang Kempkens

Windmühlen stehlen sich gegenseitig Energie. Wie groß der Effekt ist, wollen Forscher jetzt untersuchen.

Das Meer scheint für die Windenergie der perfekte Ort zu sein: Vor der Küste herrscht niemals Flaute, es gibt Wind satt für alle dort laufenden Mühlen, die Stromausbeute ist maximal. Aber gilt das auch für die rund 5000 Offshore-Windräder, die noch kommen sollen?

Sicher ist jetzt schon: Je mehr Windparks auf den Meeren unweit voneinander entstehen, desto mehr müssen sie um den Wind konkurrieren.

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Spätestens dann, wenn auf den riesigen Wasserflächen nicht wie heute kleine Generatorgruppen stehen, sondern Windparks mit 80 Anlagen und mehr, werden die Stromerträge nicht so hoch sein wie theoretisch möglich – denn die Mühlen verändern die Strömungsverhältnisse und klauen sich damit gegenseitig den Wind. „Das wirkt sich natürlich auf den Gewinn aus“, sagt Dirk Briese, Geschäftsführer der Bremer Beratungsfirma trend:research.

Die Projektgesellschaft von Global Tech I, einem Windpark in der Nordsee mit einer geplanten Gesamtleistung von 400 Megawatt, fürchtet, dass sich die jährliche Stromproduktion um einen mittleren einstelligen Prozentbetrag reduziert, wenn ab 2020 zwei benachbarte Parks in Betrieb gehen. Ähnlich schätzt das auch Briese ein.

Leistungseinbußen bis zu 33 ProzentForscher der Texas Tech University haben errechnet, dass die Leistung um bis zu 20 Prozent sinken kann. Deren Kollegen von der University of Delaware kalkulieren sogar ein Minus von 33 Prozent ein, wenn die Generatoren zu eng beieinander stehen. Sie sammelten ihre Erkenntnisse in Schwedens Offshore-Windpark Lillegrund.

Wissenschaftler der Universität Oldenburg und einige Forscherkollegen wollen es jetzt genau wissen. In einem Forschungsprojekt, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 3,8 Millionen Euro gefördert wird, untersuchen sie, wie sich eine Luftströmung verhält, wenn sie die Rotorfläche einer Mühle passiert hat. Die ist immerhin so groß wie ein Fußballfeld.

Wirbelschleppen sorgen für höheren VerschleißDie Antwort gibt ihnen Lidar, ein Laser-Fernmessinstrument, das Luftbewegungen sichtbar macht. Normalerweise wird es zur Wetterbeobachtung eingesetzt. „Wir arbeiten mit drei räumlich verteilten Lasergeräten, die über synchronisierte Lichtimpulse die Strömungen und Turbulenzen im Umkreis von bis zu acht Kilometern untersuchen“, sagt Projektleiter Professor Martin Kühn, Physiker an der Universität Oldenburg und Experte für Windenergie.

Sein Team fand heraus, dass jede Mühle eine Art Wirbelschleppe verursacht – ähnlich der eines landenden Flugzeugs – die sich kilometerweit in Windrichtung ausbreitet. Diese Strömung ist nicht gleichmäßig, sondern äußerst turbulent. Die Folgen für die nächste Mühle: Sie bekommt weniger Strömung ab, produziert also weniger Strom als es vom Nennwert her möglich wäre. Vielleicht noch schlimmer: Durch die Turbulenzen werden Rotorblätter, Getriebe und Generator regelrecht durchgerüttelt. Das kann zu höherer Reparaturanfälligkeit führen – vor allem auf See ein gravierender Kostenfaktor. Und weitere Kostenfaktoren kann die ohnehin schon teure Offshore-Windenergie sicher nicht gebrauchen.

Die Forscher in Oldenburg wollen, ebenso wie ihre Kollegen von der University of Delaware, letztlich einen Plan für die Positionierung von Windenergieanlagen erstellen, der eine optimale Ausbeute ermöglicht. Das werde auch die Prognose für die Einspeisemengen verbessern und mithin die Planung für den Umgang mit Wetterumschwüngen erleichtern.

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