Beim weiteren Ausbau von Offshore-Windparks in der Nordsee müssen Regierungen und Entwickler den so genannten „Saugeffekt“ bzw. „Windschatten“ berücksichtigen. Der Bau neuer Windkraftanlagen verringert die Effizienz bestehender Parks, wobei in einigen Fällen Energieverluste von geschätzt mehr als 10 % auftreten können. Dies geht aus einer neuen Prognose hervor, die von Forschern der KU Leuven aus den Fachbereichen Erd- und Umweltwissenschaften und Maschinenbau erstellt wurde.
Umwelt & Klima
Die Uni Löwen (KU Leuven) warnt bei neuen Anlagen vor Energieverlusten bei Windparks durch „Saugeffekte“ in der Nordsee
Andreas Kockartz
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Beim Nordsee-Gipfel 2023 haben neun europäische Länder vereinbart, die Offshore-Windkraftkapazität bis 2030 auf mindestens 120 GW und bis 2050 auf 300 GW auszubauen. Der geplante Ausbau ist damit ein wichtiger Bestandteil der Energiewende und der europäischen Klimaziele. Eine neue Studie von Wissenschaftlern der KU Leuven, die in der Fachzeitschrift Environmental Research Letters veröffentlicht wurde, vermittelt ein klares Bild von der aktuellen und zukünftigen Energieproduktion der Windparks in der Nordsee.
Die Modellsimulationen zeigen, dass die durchschnittliche Stromproduktion von Windparks - ausgedrückt als Anteil ihrer maximalen Kapazität - im Jahr 2030 um 1,6 % höher sein wird als bei der heutigen Generation von Windparks. Dieser Anstieg ist auf den Einsatz leistungsstärkerer und effizienterer Turbinen sowie auf den weiteren Ausbau an günstig(er) gelegenen Standorten zurückzuführen.
„Saugeffekt“
Die neuen Windparks, die bis 2030 vor der belgischen Nordseeküste, konkret vor De Panne und Koksijde gebaut werden sollen, werden den bestehenden Windparks Wind entziehen. Diese würden durch den „Saugeffekt“ dann 8,5% weniger Strom produzieren, an besonders stürmischen Tagen sogar bis zu 15 %, so die Studie.
„Um Strom zu erzeugen, entziehen Windturbinen der Luft kinetische Energie, wodurch sie sich langsamer bewegt“, erklärt Ruben Borgers, Postdoktorand und führender Autor der Studie: „Neue Windparks, die im Windschatten bestehender Anlagen gebaut werden, führen zu langsameren Windgeschwindigkeiten in den dahinter liegenden Parks, was zu einer geringeren Stromproduktion und geringeren Erträgen führt.“
Der „Windschatten“ hinter einem Windpark wurde bereits in einer Entfernung von 55 Kilometern beobachtet. Je größer diese Windparks werden, desto größer wird auch dieser Effekt. Und am nächstgelegenen Punkt sind diese Windparks, d. h. die östliche Zone und die neue Zone in der Nordsee, nur 10 Kilometer voneinander entfernt. Dieser Effekt spielt also in den Nordsee-Windparks definitiv eine Rolle.
Neue Windparks bleiben notwendig
Doch die neuen Windparks bleiben notwendig, sagt KU Leuven-Professorin Nicole van Lipzig: „Wir haben einfach nicht viel Platz in unserer Nordsee. Wir haben nicht viel Platz und wollen aber dort viel machen. Wir wollen dort fischen, wir wollen dort Sand abbauen. Natürlich müssen die Schiffe durchfahren und wir wollen dort auch Offshore-Windkraftanlagen bauen. Es gibt also eine Auswirkung des einen Parks auf den anderen.“
Dennoch brauchen wir die neuen Windparks für unsere Klimaziele und diese sind auch viel effizienter als die bisherigen Anlagen, relativiert Van Lipzig: „Weil diese neue Zone tatsächlich leistungsfähigere Windturbinen hat, sind sie auch effizienter. Und das kann die Schattenwindverluste tatsächlich mehr als ausgleichen. Im Durchschnitt ist also der Wirkungsgrad der neuen und der alten Zone leicht erhöht."
Wenn man diese neuen Offshore-Windparks nicht bauen würden, was wären die Alternativen? Erdgas? Im bisherigen geopolitischen Kontext wäre das nicht die unbedingt die beste Lösung, so Fachleute, denn Offshore-Wind ist lokal erzeugter Strom, den z.B. Belgien in seinem eigenen „Hinterhof“, in eigenen Teil der Nordsee produziert.