Windenergie 16.04.2020, 06:56 Uhr

Offshore-Parks graben sich den Wind ab

Die Leistung kann deutlich sinken, selbst bei den Mühlen in der ersten Reihe. Mit dem Forschungsprogramm X-Wakes sollen jetzt die genauen Effekte ermittelt werden.

Stationäre Lidar Messungen liefern kontinuierlich meteorologische Daten

Stationäre Lidar Messungen liefern kontinuierlich meteorologische Daten.

Foto: Jörge Schneemann, ForWind - Uni Oldenburg

Die mächtigen Offshore-Windparks mit oft mehr als 100 Großgeneratoren verändern massiv die Windverhältnisse, etwa in Nord- und Ostsee. Wenn der Wind einen Park passiert hat ist er schwächer und böiger. Das belastet die Generatoren des nächsten Parks, möglicherweise auch Schiffe, die im so genannten Nachlauf fahren. Im Forschungsprojekt X-Wakes soll jetzt untersucht werden, wie sich die Strömungen auf Nord- und Ostsee ändern, wenn noch weitaus mehr Generatoren errichtet werden. Das ist nötig um das Ziel der Bundesregierung, 2050 80 % des in Deutschland benötigten Stroms regenerativ zu erzeugen, erreicht werden soll.

Windpark-Störungen wirken noch nach 100 Kilometern

Außerdem soll das Projekt, das vom Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES) in Bremerhaven mit Ablegern in mehreren anderen norddeutschen Städten koordiniert wird, Klarheit darüber schaffen, wie sich die Veränderung der Windverhältnisse auf die Produktion von Parks im Nachlauf auswirkt. Die Windgeschwindigkeiten sinken nach dem Passieren eines Generatorfeldes. Das wirkt sich bis hin zu Entfernungen von 50 bis 100 Kilometern aus. Durch Staueffekte sinkt auch die Windgeschwindigkeit vor einem Windpark.

Die Deutsche Bucht wird zum Testgebiet

Um die Effekte genauer zu ermitteln startete Anfang November 2019 X-Wakes. Es fokussiert sich auf die Deutsche Bucht vor der Nordseeküste der Bundesländer Niedersachsen, Bremen, Hamburg und Schleswig-Holstein. Dort befinden sich bereits etliche Windparks, neue sollen hinzukommen. Durch Staueffekte vor einem Windpark, Global Blockage Effekt genannt, reduziert sich die Windgeschwindigkeit bereits für den ersten Generator, sodass er unter der Nennleistung bleibt.

„Das ist nicht viel, vielleicht ein Prozent“, sagt Martin Dörenkämper, der bei EWES das Projekt koordiniert.

Stellenangebote im Bereich Energie & Umwelt

Energie & Umwelt Jobs
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur Landschaftspflege und Umwelt (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
München Zum Job 
Stadtwerke Schneverdingen-Neuenkirchen GmbH-Firmenlogo
Leitender Ingenieur (m/w/d) Netzbau und -betrieb Strom und Breitband Stadtwerke Schneverdingen-Neuenkirchen GmbH
Schneverdingen Zum Job 
UGS GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Integritätsbewertung (m/w/d) UGS GmbH
Mittenwalde, deutschlandweiter Einsatz Zum Job 
ENGIE Deutschland GmbH-Firmenlogo
Projektmanager Vertrieb Energiedienstleistungen (m/w/d) ENGIE Deutschland GmbH
Frankfurt oder Stuttgart, bundesweit Zum Job 
Stadtwerke Südholstein GmbH-Firmenlogo
Ingenieur der Elektro- oder Energietechnik als Leiter Planung und Netzbetrieb Strom (m/w/d) Stadtwerke Südholstein GmbH
Pinneberg Zum Job 
Bau- und Liegenschaftsbetrieb NRW-Firmenlogo
Ingenieurinnen / Ingenieure bzw. Technikerinnen / Techniker oder Meisterinnen / Meister der Elektrotechnik (w/m/d) Bau- und Liegenschaftsbetrieb NRW
Münster Zum Job 
Stuttgart Netze GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Baukoordination und Qualitätssicherung (w/m/d) Stuttgart Netze GmbH
Stuttgart Zum Job 
Stuttgart Netze GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Projektierung Netze Strom / Gas (w/m/d) Stuttgart Netze GmbH
Stuttgart Zum Job 
Energie und Wasser Potsdam GmbH-Firmenlogo
Senior-Mehrsparten-Projektbearbeiter (m/w/d) Realisierung Energie und Wasser Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
DAkkS Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH-Firmenlogo
Naturwissenschaftler/in oder Ingenieur/in als Experte für Immissionsschutz (w/m/d) DAkkS Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH
DAkkS Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH-Firmenlogo
Ingenieur/in / Umweltwissenschaftler/in im Bereich Energie und Emissionshandel (w/m/d) DAkkS Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH
naturenergie hochrhein AG-Firmenlogo
Projektentwickler (m/w/d) Technischer Vertrieb naturenergie hochrhein AG
Rheinfelden (Baden), Schallstadt, Donaueschingen Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Betriebsingenieurin / Betriebsingenieur (w/m/d) Müllheizkraftwerk Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
VH-7 Medienküche GmbH-Firmenlogo
Bauingenieur / Umweltingenieur oder Ingenieur Umweltschutztechnik (M/w/d) VH-7 Medienküche GmbH
Stuttgart Zum Job 
Recogizer-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) KI-gestützte CO2-Reduktion Recogizer
Pfisterer Kontaktsysteme GmbH-Firmenlogo
High Voltage Testing Specialist (w/m/d) Pfisterer Kontaktsysteme GmbH
Winterbach Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektleiterinnen / Projektleiter Energiewirtschaft (w/m/d) Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Netzgesellschaft Potsdam GmbH-Firmenlogo
Betriebsingenieur (m/w/d) Elektrotechnik/Energietechnik für die Niederspannung bzw. Hochspannung Netzgesellschaft Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
Netzgesellschaft Potsdam GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Strategische Netzplanung (m/w/d) für Strom, Datennetze, Infokabel, 450 MHz Netzgesellschaft Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)-Firmenlogo
Ingenieurin / Ingenieur (w/m/d) Fachrichtung Elektrotechnik - Schwerpunkt Strom- und Kälteversorgung oder Energiemanagement - Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Karlsruhe Zum Job 

Im Nachlauf kann es in Extremfällen jedoch zu einem Leistungsverlust von 10 bis 20 % kommen.

Daten aus unterschiedlichen Quellen

Um belastbare Zahlen zu bekommen setzen die Forscher auf verschiedene Methoden. Auf festen Punkten in der Deutschen Bucht, etwa auf Konverterstationen, von denen aus der Windstrom an Land befördert wird, und auf Windgeneratoren werden Messstationen installiert. Außerdem fließen die Langzeit-Daten der Forschungsplattform FINO3 westlich von Sylt ein.

„Außerdem liefern Messkampagnen mit einem Forschungsflugzeug in geringer Flughöhe hochaufgelöste meteorologische Daten“, erklärt die wissenschaftliche Sprecherin des Verbundprojektes, Astrid Lampert von der Technischen Universität Braunschweig.

Neben dem IWES und der TU Braunschweig sind fünf weitere Partner beteiligt: Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Universität Oldenburg mit dem Zentrum für Windenergieforschung (ForWind), die Universität Tübingen, das Helmholtz-Zentrum Geesthacht sowie das Prüf- und Zertifizierungsinstitut UL International in Köln.

Max-Planck-Forscher leisteten Vorarbeiten

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie (MPI-BGC) in Jena warnten bereits 2015 vor den Einflüssen von Windgeneratoren untereinander. Dazu müssten die Parks eine kritische Größe überschreiten. Ähnlich das Ergebnis einer Studie von Forschern an der Stanford University in Kalifornien. Die Mühlen, die in der zweiten Reihe stehen und dahinter bekommen weniger Wind ab als die, die sich ganz vorn befinden. Das liege an Verwirbelungen, die einen ähnlichen Effekt haben wie Wellen, die ein Motorboot verursacht.

US-Wissenschaftler setzen auf Simulation

John Dabiri, Professor für Umwelttechnik und Mechanik an der Stanford University, empfiehlt, die Mühlen in den hinteren Reihen ein wenig aus der direkten Windrichtung herauszudrehen. „Dann liefern sie mehr Strom“, sagt er. Das untermauerte er mit einem Simulationsprogramm. Die Effektivitätssteigerung lag bei sieben bis 47 %. Die Auswirkungen von ganzen Windparks aufeinander untersuchten die kalifornischen Forscher allerdings nicht.

Lesen Sie auch:

Offshore-Windgenerator an Land montiert

Mobilfunkmühlen: Vodafone setzt auf Windenergie

Fukushima soll Zentrum für grünen Strom werden

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.