Zu viele Windräder reduzieren Effizienz der Windparks

Eine Simulation Jenaer Forscher zeigt: Große Windparks liefern weniger Strom als gedacht, weil sie dem Wind Energie entziehen. Während die Windräder in direktem Wind auf Nennleistung kommen, schwächeln die dahinter liegenden.

Windpark in der Nähe von Leipzig (Sachsen): Die MPI-Forscher gehen davon aus, dass sich der Bremseffekt bei der Größe bisheriger Windparks kaum bemerkbar macht. Das könnte sich beim Ausbau der Windenergie ändern.

Foto: Kay Nietfeld/dpa

Der deutsche Windpark DanTysk hat eine Nennleistung von 288 MW, die sich über eine Fläche von 71 km² verteilt – das entspricht etwa 4 W pro Quadratmeter. Wenn die Jenaer Wissenschaftler Recht haben, klauen die 70 Generatoren sich gegenseitig den Wind. „Wenn wir nur ein paar Windturbinen berücksichtigen, finden wir, was wir erwarten: Mehr Turbinen erzeugen mehr Strom“, sagt Lee Miller vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie (Mpibgc) in Jena. „Sobald wir aber sehr viel mehr Turbinen einführen, zeigt sich, dass die Windgeschwindigkeit zunehmend reduziert wird und jede Turbine weniger Energie erzeugt.”

Bremseffekt könnte sich zukünftig stärker bemerkbar machen

Axel Kleidon, Leiter der Forschungsgruppe am Mpibgc, glaubt, dass sich der Bremseffekt bei bisher existierenden Windparks noch nicht entscheidend bemerkbar macht. Allerdings könne sich das beim weiteren Ausbau der Windenergie ändern. Simuliert wurden die Verhältnisse für den Mittleren Westen der USA, eine der windigsten Regionen auf der Landoberfläche. Bisherige, weniger umfangreiche Berechnungen hatten ergeben, dass sich viel mehr Generatoren pro Flächeneinheit installieren lassen, ohne dass sie sich gegenseitig negativ beeinflussen.

Mit einem laseroptischen 3D-Lidar Windscanner führten Forscher der Universität Oldenburg hochauflösende Windmessungen durch. Sie fanden heraus, dass Turbulenzen der Rotoren andere Windräder beeinflussen.

Quelle: ForWind

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Zu einem ähnlichen Ergebnis kam vor zwei Jahren ein Team um Dirk Briese, Geschäftsführer der Bremer Beratungsfirma trend:research. Die Projektierer von Global Tech I, einem Windpark in der Nordsee mit einer Gesamtleistung von 400 MW, befürchten Einbußen, wenn ab 2020 in der Nachbarschaft zwei weitere Windparks in Betrieb gehen. Diese Befürchtung teilt Briese: „Das wirkt sich natürlich auf den Gewinn aus.“

Wirbelschleppen beschädigen Windräder

Forscher der Universität Oldenburg warnen ebenfalls davor, Windparks auf zu kleinen Flächen zu installieren. Ein Team um Physikprofessor Martin Kühn, Experte für Windenergie, machte mit der radargestützten Lidar-Technik den Strömungsverlauf hinter einem Generator sichtbar. Es stellte sich heraus, dass die Rotoren ähnlich wie landende Flugzeuge Wirbelschleppen, also Turbulenzen erzeugen, die die nächste Mühle ordentlich durchrütteln. Das reduziert die Stromerzeugung und führt zu größerem Verschleiß oder gar Beschädigungen.

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.