Die Umgebung macht's

"Heute sind die besten Plätze für Windenergieanlagen in der Regel schon besetzt. Wir müssen also in komplexes Terrain ausweichen, in Wälder, in die Nähe von Bergen oder Hügeln. Bislang aber ist kaum erforscht, wie etwa ein Wald die Windturbinen beeinflusst."

Genau das wollte Ylva Odemark herausfinden. Sie ist Doktorandin an der Königlichen Technischen Hochschule von Stockholm und baute ein Modell im Windtunnel: ein kleines Windrad mitten in einem Wald aus Zahnstochern. Dann schaltete sie den Wind ein und beobachtete die Turbine. Das ganze probierte sie mit unterschiedlich hohen Türmen aus. In einigen Tests war die Turbine also nur knapp über dem Wald, in anderen drehte sich das Windrad in größeren Höhen.

"Wir sahen, dass der Einfluss auf die Stromproduktion der Turbine gar nicht mal so groß war. Wenn die Turbine nur knapp über den Wald hinaus ragte, verschlechterte sich zwar die Leistung, aber nur um wenige Prozent. Einen wesentlich größeren Effekt sahen wir bei den Windlasten. Sie schwankten durch den Wald sehr stark. Schwankende Windlasten aber sind problematisch für die Anlage, denn sie verursachen Ermüdungserscheinungen."

Dadurch gehen Windenergieanlagen schneller kaputt. Je höher Ylva Odemark ihr Modellwindrad baute, mit umso weniger schwankenden Windlasten hatte es zu kämpfen. Bei einer echten Anlage ist ein höherer Turm allerdings auch deutlich teurer. Es ist also eine Kosten-Nutzen-Rechnung. Ylva Odemark und ihre Kollegen wollen nun herausfinden, um wie viel höher der Turm in einem Waldgebiet gebaut werden muss, um die Lebenszeit der Turbinen um einige Jahre zu verlängern. Denn gerade im waldreichen Schweden würden zurzeit jede Menge Windenergieanlagen in der Nähe oder inmitten von Wäldern gebaut, sagt sie.

Aber nicht nur Wälder beeinflussen Windenergieanlagen. Die Windräder stören sich auch gegenseitig, erzählt Martin Kühn von der Universität Oldenburg.

"Bisher werden die Windparks so betrieben: jede Anlage probiert das Maximum der Energie heraus zu ziehen, die es dort sozusagen ernten kann. Aber wir haben in der Forschung schon gesehen, dass wenn Sie die erste Reihe ein bisschen runterregeln, also die etwas mehr Wind übrig lässt für die nächste Reihe, dass dann insgesamt der ganze Windpark etwas mehr ernten kann, als wenn jede Anlage probiert unabhängig von den Nachbarn und Vor- und Hintergängern dort Energie herauszuziehen."

Der Professor für Windenergiesysteme untersucht die Wechselbeziehungen zwischen den einzelnen Anlagen in einem Windpark. Die – in Windrichtung – hinten stehenden Turbinen leiden unter Abschattungsverlusten – sie produzieren mehrere Prozent weniger Strom als die vordersten Anlagen. Und diese Verluste träten nicht nur innerhalb eines Windparks auf, sagt Martin Kühn.

"Wir wollen ja sehr große Windparks insbesondere in der Nordsee errichten und die Auswirkungen, dass dort Energie entzogen wurde aus der Strömung, die sieht man noch etliche Kilometer nach so einem Windpark und deshalb wird das auch berücksichtigt und in Zukunft noch stärker auch erforscht werden, wie sich Windparks, die vielleicht auch fünf oder zehn Kilometer auseinander sind, gegenseitig beeinflussen."

Martin Kühn schätzt, dass sich durch eine geschicktere Planung der Windparks und eine gezielte Steuerung der einzelnen Anlagen der Ertrag der Windparks um bis zu zehn Prozent steigern ließe.