Windparks behindern sich gegenseitig - wissenschaft.de
Anzeige
Anzeige

Technik+Digitales

Windparks behindern sich gegenseitig

Windparks können sich gegenseitig den Antrieb nehmen. (Foto: MR1805/ istock)

Windräder bremsen den Wind hinter den Rotoren und können nachfolgenden Turbinen den Antrieb nehmen – wegen dieses bekannten Effekts werden einzelne Windräder in bestimmten Mindestabständen zueinander aufgestellt. Eine Studie zeigt nun, dass die Bremswirkung offenbar erstaunlich weit reicht. Demnach können sich selbst kilometerweit voneinander entfernte Windparks gegenseitig beeinflussen. Der Ertrag von Parks im Windschatten anderer Anlagen kann dadurch messbar reduziert werden, wie die Forscher berichten.

Windkraft gilt als eine wichtige Säule der Energiewende und gehört zu den besonders schnell wachsenden erneuerbaren Energien. Schon jetzt werden rund 17 Millionen Hektar Land zur Gewinnung von Windenergie genutzt – und pro Jahr kommen etwa 500.000 Megawatt an installierter Leistung hinzu. Doch obwohl der Wind in für Windparks geeigneten Gebieten nahezu ständig weht, erreichen solche Anlagen schnell ihre Leistungsgrenze. Der Grund: Windturbinen gewinnen Strom aus der Bewegungsenergie des Windes – sie müssen ihn abbremsen. Dies führt dazu, dass jede Turbine die Windgeschwindigkeit verlangsamt und damit die Antriebskraft für die nachfolgenden Windräder verringert. Doch wie weit reicht dieser sogenannte Wake- oder Nachlauf-Effekt?

Julie Lundquist von der University of Colorado in Boulder und ihre Kollegen haben nun Hinweise darauf gefunden, dass sich nicht nur dicht gestellte Turbinen innerhalb eines Windparks gegenseitig den Antrieb nehmen können. Der Bremseffekt scheint sich sogar von Windpark zu Windpark zu übertragen. Für ihre Studie untersuchten die Forscher, wie sich die Stromausbeute eines großen Windparks in West-Texas veränderte, nachdem in unmittelbarer Nähe eine weitere Anlage installiert worden war. Durch den Bau des zweiten Windparks befand sich die erste Anlage nun im Windschatten dieser neuen Anlage. Würde sich dies auf ihre Produktivität auswirken?

Große Nachlauf-Zone

Tatsächlich zeigte sich: Im Beobachtungszeitraum von 2009 bis 2015 verringerte sich die Stromproduktion des alten Windparks wahrnehmbar – im Schnitt um fünf Prozent. Diese Verluste bedeuteten jährliche finanzielle Einbußen von rund zwei Millionen US-Dollar, wie Lundquist und ihr Team berichten. Sowohl der Vergleich mit einem nahegelegenen, aber nicht im Windschatten der neuen Anlage gelegenen Windpark als auch Modellsimulationen bestätigten, dass der beobachtete Effekt tatsächlich durch die Bremswirkung des anderen Windparks zustande kam.

Den Simulationen zufolge hängen Stärke und Reichweite des Wake-Effekts dabei auch von den jeweils vorherrschenden Bedingungen in der Atmosphäre ab. Unter bestimmten atmosphärischen Voraussetzungen können die Auswirkungen demnach bis zu 50 Kilometer weit reichen, bei Offshore-Anlagen sogar noch weiter. „Knapp 90 Prozent aller Windparks in den USA stehen in einem Umkreis von 40 Kilometern zu einem anderen Windpark. Und das bedeutet, dass all diese Anlagen von Wake-Effekten betroffen sein könnten“, schreiben die Wissenschaftler. Um unnötige Verluste oder Rechtsstreitigkeiten zu vermeiden, plädieren sie daher dafür, Regeln für den Aufbau von Windparks aufzustellen, die den Einfluss anderer Parks berücksichtigen.

Anzeige

Auch für Deutschland relevant

Dies wäre möglicherweise auch bei uns sinnvoll: „Die Arbeit hat vor allem für den weiteren Ausbau der Offshore-Windparks auch für Deutschland Bedeutung. Trotz der logistischen Randbedingungen in der Nordsee sollte man versuchen, die Abstände zwischen den einzelnen Windparks zu vergrößern, um die gegenseitige Abschattung möglichst gering zu halten“, kommentiert Stefan Emeis vom Karlsruher Institut für Technologie. „Auch um spätere juristische Streitigkeiten zu vermeiden, sollten die derzeit in der Planung benutzten Nachlauf-Modelle der Windkraftindustrie auf den neuesten Stand gebracht werden.“

Quelle: Julie Lundquist (University of Colorado, Boulder) et al., Nature Energy, doi: 10.1038/s41560-018-0281-2

Anzeige

bild der wissenschaft | Aktuelles Heft

Liken und keine News mehr verpassen!

Anzeige

Wissenschaftslexikon

durchho|len  〈V. t.; hat; Mar.〉 ein schlaffes Tau ~ spannen

Ket|ten|mo|le|kül  〈n. 11; Chem.〉 hochmolekulare Verbindung, die durch geradlinige od. verzweigte Aneinanderreihung von meist gleichartigen Molekülbausteinen aufgebaut ist

Xe|no|ga|mie  〈f. 19; Bot.〉 Fremd– od. Kreuzbestäubung (von Blüten) [<grch. xenos ... mehr

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige