11.11.2019

Wie verändern Windparks auf See den Wind?

Tübinger Wissenschaftler im Forschungsprojekt X-Wakes zur Windenergienutzung in der Deutschen Bucht

Am 1. November 2019 startete das Forschungsprojekt X-Wakes „Interaktion der Nachläufe großer Offshore-Windparks und Windparkcluster mit der marinen atmosphärischen Grenzschicht“, das über einen Zeitraum von drei Jahren mit insgesamt 3,4 Millionen Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wird. Im Rahmen von X-Wakes wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen, wie sich die Windbedingungen in der Deutschen Bucht ändern, wenn Offshore-Windparks großflächig ausgebaut werden. Das Projektteam nutzt dazu die Daten umfangreicher Messkampagnen und hochauflösender Modelle für die Weiterentwicklung von in der Industrie eingesetzten Modellen zur anschließenden Berechnung der Auswirkungen des Offshore-Windenergieausbaus. 

Die Pläne der Bundesregierung für die Energiewende in Deutschland sehen vor, dass die Erneuerbaren Energien bis zum Jahr 2050 einen Anteil von mindestens 80 Prozent des Bruttostromverbrauchs decken sollen. Eine wesentliche Säule ist hierbei die Offshore-Windenergie. Offshore weht der Wind konstanter und kräftiger. Doch die für Windenergie nutzbare Fläche in der Deutschen Bucht ist begrenzt, daher werden die Windparks meist in Gruppen, sogenannten Windparkclustern, gebaut. Solche Cluster können aus mehreren hundert Windturbinen bestehen. Im Windschatten hinter den Anlagen entstehen sogenannte Nachlaufströmungen mit geringeren Windgeschwindigkeiten und stärkeren Turbulenzen, während stromaufwärts der Wind durch Vorstaueffekte reduziert wird. Das bedeutet, dass die Anlagen, auf die der Nachlauf trifft, weniger Energie konvertieren und stärker belastet werden. Unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen können sich Nachläufe über Entfernungen von mehr als 50 Kilometern erstrecken. 

Im Forschungsprojekt X-Wakes werden diese Nachläufe und andere kumulative Effekte, wie den „Global Blockage Effekt“, genauer analysiert. Das Projekt untersucht, wie sich die Windparkcluster gegenseitig beeinflussen und welche Auswirkungen ein großflächiger Ausbau der Offshore-Windparks auf die zukünftigen Windverhältnisse haben wird. Mit den Messergebnissen des Projekts werden Computermodelle weiterentwickelt, um mit diesen die Erträge der Windparks für künftige Ausbauszenarien unter realistischen Bedingungen vorhersagen zu können.

Stationäre Messungen und Forschungsflüge

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in X-Wakes arbeiten dabei mit einer Kombination aus sich ergänzenden Methoden. Stationäre Messungen an verschiedenen Standorten in der Deutschen Bucht, z.B. auf Windenergieanlagen, Konverterstationen und den FINO Plattformen, liefern kontinuierlich meteorologische Daten. Mit Hilfe von satellitenbasierten Fernerkundungsdaten wird die Ausdehnung der Nachläufe auch großflächig analysiert. Außerdem liefern Messkampagnen mit einem Forschungsflugzeug in geringer Flughöhe hochaufgelöste meteorologische Daten. 

Neben der Universität Tübingen sind sechs weitere Forschungspartner im Verbundprojekt beteiligt: das Fraunhofer Institut für Windenergiesysteme (IWES), die Technische Universität Braunschweig, das Karlsruhe Institut für Technologie (KIT), die Universität Oldenburg mit dem Zentrum für Windenergieforschung (ForWind), das Helmholtz-Zentrum Geesthacht sowie die UL International GmbH.

Unterstützt wird das Projektkonsortium durch die assoziierten Partner innogy SE, Vattenfall, RWE Renewables, Nordsee One GmbH und Tennet TSO, die Windparkdaten und den Zugang zu ihrer Offshore-Infrastruktur zur Verfügung stellen. Des Weiteren stehen den Projektpartnern der Deutsche Wetterdienst (DWD) und das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) beratend zur Seite.

        Jens Bange/Pressemitteilung des Fraunhofer Instituts für Windenergiesysteme

Kontakt

Dr. Andreas Platis
Universität Tübingen
Zentrum für Angewandte Geowissenschaften
 +49 7071 29 731 21
andreas.platisspam prevention@uni-tuebingen.de