Verlangsamen sich Windparks?

Der Ausbau der Windkraft in der Deutschen Bucht und der Ostsee hat sich in den letzten Jahren stark beschleunigt. 2008 wurden die ersten Anlagen in Betrieb genommen. Heute arbeiten in deutschen Gewässern Windenergieanlagen mit einer Leistung von rund 8.000 Megawatt, was etwa acht Kernkraftwerken entspricht. Aber der Platz ist begrenzt. Aus diesem Grund werden Windparks teilweise sehr nahe beieinander gebaut. Ein Team um Dr. Naveed Akhtar vom Helmholtz Zentrum Hereon stellte fest, dass die Windgeschwindigkeit im nachgelagerten Windpark deutlich verlangsamt wird. Wie Forscher jetzt in der Zeitschrift Nature schreiben Wissenschaftliche Berichte, diese Bremswirkung führt zu einem geringen Windverlauf in erstaunlichem Ausmaß, der bei mittleren Windgeschwindigkeiten spürbar ist. Im Durchschnitt erstrecken sie sich über 35-40 Kilometer – bei manchen Wetterbedingungen sogar bis zu 100 Kilometer. So kann die Leistung eines benachbarten Windparks um 20 bis 25 % reduziert werden, was letztlich wirtschaftliche Folgen hat. Werden Windparks in unmittelbarer Nähe zueinander geplant, müssen diese Nachlaufeffekte zukünftig berücksichtigt werden.

Naveed Akhtar, Experte für regionale Klimamodellierung, und seine Kollegen blickten mit ihrer Studie in die Zukunft und bewerteten die Windeigenschaften für einen mittelfristigen Zielzustand des Offshore-Ausbaus. Sie nutzten das Computermodell COSMO-CLM, das auch von meteorologischen Diensten verwendet wird und das meteorologische Situationen auf regionaler Ebene detailliert auflösen kann – in diesem Fall für die gesamte Nordsee und kombiniert mit der zukünftigen Charakteristik des Windparks – ihre Fläche sowie die Anzahl und Größe der Turbinen Als Grundlage dienten ihnen die Planungen des Nordsee-Windparks aus dem Jahr 2015. Darin enthalten sind Windparks, die teilweise noch nicht gebaut wurden.

Naveed Akhtar hat das COSMO-Modell verwendet, um die Windgeschwindigkeit über der Nordsee für den Zeitraum 2008 bis 2017 für verschiedene Wetterbedingungen zu berechnen. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass wir mit einem großmaßstäblichen Modell mit reduzierter Windgeschwindigkeit konfrontiert werden, das bei stabilen Wetterbedingungen, typischerweise im März und April, größere Ausdehnungen zeigt. Bei stürmischem Wetter hingegen – vor allem im November und Dezember – ist die Atmosphäre so durchwachsen, dass die Nachlaufeffekte von Windparks relativ schwach sind. Um die Modelldaten zu verifizieren, verglich das Team die Simulationen mit Windmessungen aus den Jahren 2008 bis 2017. Sie nutzten Messungen, die auf zwei Forschungsplattformen in der Nordsee aufgezeichnet wurden, und Daten von Messflügen von Wind, die Kollegen der TU Braunschweig an bestehenden Websites. Windparks. Der Vergleich zeigt, dass die Hereon-Forscher die Windschatten richtig simulieren. Die Besonderheit dieser Arbeit besteht darin, dass erstmals für die gesamte Nordsee ein vollständiger Zeitraum von zehn Jahren berechnet wurde. „Herkömmliche Strömungsmodelle zur Analyse von Windparks haben eine sehr hohe räumliche Auflösung, betrachten ein Windfeld aber nur über einen kurzen Zeitraum“, erklärt Akhtar. „Außerdem lässt sich damit nicht feststellen, wie ein Windpark großflächig die Luftströmung verändert.“

Während sich die Gruppe in ihrer aktuellen Arbeit vor allem darauf konzentriert hat, inwieweit sich Windparks gegenseitig beeinflussen, wollen sie in naher Zukunft den Einfluss reduzierter Windgeschwindigkeiten auf das Leben in der nahen Zukunft untersuchen Dadurch verändert sich der Salz- und Sauerstoffgehalt des Wassers, seine Temperatur und der Nährstoffgehalt in bestimmten Wassertiefen. Naveed Akhtar: „Nun möchten wir wissen, wie sich die reduzierte Durchmischung auf das marine Ökosystem auswirkt.“

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