Das Forschungsprojekt X-Wakes, dass das Fraunhofer-Institut gestartet hat, trägt den sperrigen Namen "Interaktion der Nachläufe großer Offshore-Windparks und Windparkcluster mit der marinen atmosphärischen Grenzschicht". Es läuft über einen Zeitraum von drei Jahren und wird mit insgesamt 3,4 Mio. Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Im Rahmen von X-Wakes soll untersucht werden, wie sich die Windbedingungen in der Deutschen Bucht ändern, wenn Offshore-Windparks großflächig ausgebaut werden.
Das X-Waves-Projektteam nutzt 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 Notwendigkeit für das Projekt ergibt sich, weil die Pläne der Bundesregierung für die Energiewende in Deutschland vorsehen, 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.
Der Platz auf dem Meer wird knapp
Die für Windenergie nutzbare Fläche in der Deutschen Bucht ist begrenzt, daher werden die Windparks meist in Windparkclustern gebaut. Im Windschatten hinter diesen Anlagen entstehen sogenannte Nachlaufströmungen mit geringeren Windgeschwindigkeiten und stärkeren Turbulenzen, während vor den Windparks 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 diese Nachläufe über Entfernungen von mehr als 50 Kilometern erstrecken.
"In unserem Forschungsprojekt X-Wakes wollen wir diese Nachläufe und andere kumulative Effekte, wie den ʹGlobal Blockage Effektʹ, genauer untersuchen und herausfinden, wie sich die Windparkcluster gegenseitig beeinflussen und welche Auswirkungen ein großflächiger Ausbau der Offshore-Windparks auf die zukünftigen Windverhältnisse haben wird", sagt Projektkoordinator Martin Dörenkämper vom Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES. Mit den Messergebnissen sollen die Erträge der Windparks für künftige Ausbauszenarien unter realistischen Bedingungen vorhersagbar werden.
Ein breit angelegter Forschungsverbund
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeiten dabei mit einer Kombination aus sich ergänzenden Methoden. Stationäre Messungen an verschiedenen Standorten in der Deutschen Bucht liefern kontinuierlich meteorologische Daten und mit Hilfe von satellitenbasierten Fernerkundungsdaten wird die Ausdehnung der Nachläufe großflächig analysiert. "Außerdem liefern Messkampagnen mit einem Forschungsflugzeug in geringer Flughöhe hochaufgelöste meteorologische Daten", erklärt die wissenschaftliche Sprecherin des Verbundprojektes, Astrid Lampert, von der TU Braunschweig.
Neben dem Fraunhofer IWES und der Technischen Universität Braunschweig sind fünf weitere Forschungspartner im Verbundprojekt beteiligt: das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Universität Oldenburg mit dem Zentrum für Windenergieforschung, die Universität Tübingen, das Helmholtz-Zentrum Geesthacht sowie die UL International GmbH. Unterstützt wird das Projektkonsortium durch die assoziierten Partner Innogy, Vattenfall, RWE Renewables, Nordsee One und Tennet TSO. Der Deutsche Wetterdienst und das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie unterstützen ebenfalls. (sig)
