Die Offshore-Windenergieanlagen wurden in den letzten Jahren in der Deutschen Bucht großflächig ausgebaut. Allein 2015 sind 500 Offshore-Windenergieanlagen in Deutschland ans Netz gegangen. „Nun können wir die großräumigen Effekte von Windparks in der Realität untersuchen“, sagt Bange. Das Forscherteam plant detaillierte Messungen des Windfeldes, der Wetterbedingungen und der Wellen auf der Meeresoberfläche vor und hinter Windparks mit verschiedenen Geräten auf Plattformen in der Nordsee, mit einem Forschungsflugzeug und durch die Auswertung von Satellitendaten. Daraus soll das Windfeld zehn bis hundert Kilometer hinter großen Windparks numerisch modelliert werden.
Die Arbeitsgruppe Umweltphysik ist verantwortlich für die direkten Messungen in der maritimen Grenzschicht. „Das ist der unterste Teil der Atmosphäre, der direkt auf der Nordsee aufliegt bis zu einer Höhe von rund tausend Metern“, erklärt Bange. Die Flugmessungen sollen mit dem Forschungsflugzeug Do-128 der TU Braunschweig durchgeführt werden. Die Tübinger Arbeitsgruppe Umweltphysik verantwortet die Messflugplanung und analysiert die atmosphärische Turbulenz vor und hinter einem Windpark. Von den Betreibern der Windenergieanlagen seien nicht alle Daten verfügbar, sagt der Forscher. Daher will er möglichst viele Messdaten sammeln, um die Vorhersagemodelle zu verbessern, die darstellen, wie sich hinter einem Offshore-Windpark die Strömung verändert. Er glaubt nicht, dass die Offshore-Windparks spürbaren Einfluss auf das lokale Klima auf dem Festland haben. Anders sehe es möglicherweise bei der Beeinflussung der Windparks untereinander aus: „Die Windgeschwindigkeit geht in dritter Potenz in die Leistung der Windenergieanlagen ein“, sagt Bange. „Da machen wenige Kilometer pro Stunde mehr oder weniger viel aus.“ Auch der Turbulenzgrad sei entscheidend. „Durch die Windturbinen bilden sich hinter dem Windpark Wirbelschleppen aus, die sich vereinigen können und teilweise lange bestehen. Sie erhöhen den Grad der Turbulenz, was zu geringerer Leistung der nachfolgenden Anlagen und einer schnelleren Ermüdung des Materials führen könnte.“
Die Arbeitsgruppe Umweltphysik verfügt über langjährige Erfahrung in der Erforschung der verschiedenen atmosphärischen Grenzschichten und in der Verwendung von Forschungsflugzeugen. Sie entwickelt und betreibt auch die Tübinger Kleinstforschungsflugzeuge vom Typ MASC, die ebenfalls in der Windenergieforschung eingesetzt werden. Viele Erfahrungen haben Bange und seine Kollegen bereits über der Schwäbischen Alb gewonnen. „Im Vergleich zu solch abwechslungsreichen Landschaften sind die Verhältnisse über der Meeresoberfläche eigentlich viel einheitlicher“, sagt Bange verschmitzt. „Wir haben erst am schwierigen Objekt geübt.“
