Für eine optimale Windenergieausbeute sollten Standorte von Offshore-Parks gut aufeinander abgestimmt werden und möglichst weit auseinanderliegen. Deshalb raten Forscher Nordsee-Anrainern dazu, ihre Offshore-Windkraftanlagen gemeinsam zu planen. Bei einer zu engen und unabgestimmten Nutzung der Windkraft auf See könnten sich Offshore-Windparks großräumig gegenseitig den Wind wegnehmen. Der Ertrag der Windkraftanlagen würde dadurch im Extremfall um ein Viertel und mehr sinken. Zu diesen Schlüssen kommt eine Studie im Auftrag von Agora Energiewende und Agora Verkehrswende.

Für die Studie haben Forscher der Technischen Universität Dänemark (DTU) in Roskilde und des Max-Planck-Instituts (MPI) für Biogeochemie in Jena ihre Modelle jeweils mit einer Reihe von Szenarien parametrisiert. Diese Szenarien unterschieden sich den Angaben zufolge in der Zahl und Leistung der Anlagen je Quadratkilometer und der Standorte der Windparks.

Anschließend errechneten die Modelle für jedes Szenario die möglichen Windstromerträge. Betrachtet wurde dabei die deutsche „Ausschließliche Wirtschaftszone“ in der Nordsee – jenem Seegebiet, über das Deutschland allein verfügen kann und für das derzeit die Planung für künftige Offshore-Parks erfolgt. Trotz grundsätzlich unterschiedlicher Ansätze der Modelle stimmten die Ergebnisse weitgehend überein, was die Forscher für „recht bemerkenswert“ halten.

Windenergie auf See braucht Platz, um sie optimal zu nutzen

„Die Politik und die Offshore-Planungsbehörden sind gut beraten, künftige Windparks auf See weiträumig und mit eher geringen Flächenleistungen zu planen“, sagt Patrick Graichen, Direktor von Agora Energiewende. „Weil auch Deutschlands Nachbarländer große Pläne für den Ausbau der Offshore-Windenergie haben, sollten die Nordsee-Anrainer ihre Vorhaben unbedingt miteinander koordinieren und in eine gemeinsame Planung einsteigen. Dadurch kann die Offshore-Windenergie optimal genutzt werden.“

Die Ursache für die sinkenden Erträge bei geringeren Abständen zwischen den Anlagen sei der Entzug von Bewegungsenergie in der unteren Atmosphäre durch die Windparks, ohne dass in den Freiflächen dazwischen schnell genug neue Bewegungsenergie aus höheren Schichten der Atmosphäre nachgeliefert werden könne. Der Effekt ähnele damit den bereits bekannten Abschattungseffekten innerhalb und zwischen Windparks, er tretet im Gegensatz dazu jedoch großräumig auf.

Anlagen nicht nur in Deutscher Bucht, sondern auch weiter entfernt errichten

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die deutschen Anlagen nicht nur in der Deutschen Bucht, sondern auch in weiter entfernten Gebieten errichtet werden sollten, weil die Parks ansonsten zu eng stehen würden und ihr Ertrag von möglichen 4.000 Vollaststunden pro Jahr auf 3.000 bis 3.300 Vollaststunden pro Jahr sinken würde.

Die Forscher gehen davon aus, dass die Ergebnisse vorrangig für Windenergieanlagen auf See gelten. Über Land sei die Dynamik der unteren Atmosphäre anders, da hier die Sonne tagsüber die Oberfläche erhitzt und die untere Atmosphäre stärker durchmischt. Große Windschatten seien daher bislang nur auf See beobachtet worden.

Agora Energiewende verweist darauf, dass Offshore-Windkraft in den Planungen der Europäischen Union als eine tragende Säule der künftigen Energieversorgung Europas gesehen wird. Bis 2050 könnten EU-weit Anlagen mit einer Gesamtleistung von 400 bis 450 GW aufgestellt werden, um das Ziel einer klimafreundlichen Stromversorgung zu erreichen. Eine zusätzliche Leistung von bis zu 500 GW sei denkbar, um die prognostizierte Nachfrage nach elektrisch erzeugtem Wasserstoff etwa für den Einsatz in der Industrie zu decken. Alleine für Deutschland gehen Szenarien von 50 bis 70 GW Leistung bis 2050 aus. Diese sollen mit 200 bis 280 TWh Stromproduktion etwa ein Drittel bis die Hälfte des heutigen Stromverbrauchs liefern.

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Beitragsbild: malp – stock.adobe.com

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