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Studie zu ineffizienten Offshore-ParksWindkraft auf See bleibt Luft weg

Offshore-Anlagen sind ein zentraler Baustein der Energiewende. Doch die Anlagen nehmen sich den Wind weg, sagt eine bislang unveröffentlichte Studie.

Geplanter Windklau? Rotor 90 Kilometer westlich von Sylt Foto: Paul-Langrock

Berlin taz | Eine zentrale Säule der deutschen und europäischen Energiewende droht ineffizienter und teurer zu werden als geplant. Einem neuen Gutachten zufolge könnte der bislang vorgesehene Ausbau der Windenergie auf dem Meer („offshore“) dazu führen, dass tatsächlich weniger Strom zu höheren Kosten produziert wird, weil sich die Windparks nach jetziger Planung gegenseitig den Wind wegnehmen.

Untersucht haben das Forscher der Technischen Universität Dänemark in Roskilde und des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena. Die Untersuchung mit dem Titel „Making the Most of Offshore Wind“ entstand im Auftrag der Denkfabriken Agora Energiewende und Agora Verkehrswende. Sie ist bislang unveröffentlicht, liegt der taz aber vor.

Die Experten kommen zu dem Schluss, dass die bisherigen Planungen den „Windklau“ auf hoher See unterschätzt haben. Wenn viele Windräder zusammenstehen, verringern sich hinter den Rotoren Kraft und Geschwindigkeit der Luftströme. Dieses Phänomen, das für Windparks gut erforscht ist, habe auch Auswirkungen auf eine ganze maritime Region wie die Nordsee, zeigen die Rechenmodelle.

Bei den Projektionen, die die Parks vor allem in der Deutschen Bucht relativ eng zusammenstellen, könnten sich die über 4.000 Stunden, in denen die Mühlen unter voller Last Elektrizität erzeugen, auf 3.000 bis 3.300 Stunden verringern, warnen die Gutachter. Wenn Deutschland – wie bislang geplant – bis 2050 insgesamt „50 bis 70 Gigawatt (GW) nur in der Deutschen Bucht installiert, würde sich die Anzahl der Volllast-Stunden deutlich reduzieren“, heißt es.

„Windparks zu dicht zusammen“

„Schon die jetzigen Planungen in Deutschland stellen die Windparks für eine optimale Ausbeute zu dicht zusammen“, kritisiert Frank Peter, Vizechef von Agora Energiewende. „Nach diesen Vorgaben wird der Offshore-Wind bis 2050 nicht seinen geplanten Beitrag zur Energiewende leisten können.“

Bislang stehen in deutschen Gewässern Rotoren mit einer Gesamtleistung von etwa 8 Gigawatt, das ist etwa achtmal so viel, wie das umstrittene Kohlekraftwerk Datteln liefern kann. Die Bundesregierung will die Leistung laut „Klimapaket“ bis 2030 auf 20 GW erhöhen.

Wenn Deutschland bis 2050 klimaneutral sein soll, sind dazu verschiedenen Modellen zufolge etwa 50 bis 70 GW Offshore-Leistung nötig. Es könnte aber noch mehr werden, wenn die Windkraft an Land weiter von Klagen ausgebremst wird – oder wenn auf hoher See mit Windstrom in großem Stil „grüner Wasserstoff“ erzeugt werden soll.

Die EU rechnet damit, dass europaweit bis 2050 etwa 400 bis 450 GW Offshore-Windleistung entstehen soll – bis zu 1.000 GW, wenn damit Wasserstoff erzeugt wird. Bislang allerdings stehen in der EU nur Offshore-Windräder mit einer Gesamtleistung von 22 GW. Planung und Bau der Anlagen müssten sich für die Ziele „signifikant beschleunigen“, mahnen die Gutachter.

Flächen sollen nicht mit Naturschutz kollidieren

Die zuständige Behörde sieht bisher kein Problem: Im Flächenentwicklungsplan 2019 des Bundesamts für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) ist keine Rede von Problemen, die durch Windflauten aufgrund enger Bauweise entstehen könnten.

Bei der Leistung zeigten sich „keine gravierenden Abweichungen bei der zu erwartenden Auslastung“, heißt es dort. Allerdings kennen die BSH-Experten auch die neuen Rechenmodelle zu diesem Thema: „Wenn sich die Erkenntnisse bestätigen, werden wir unsere Planungen noch einmal überarbeiten“, sagt Lukas Wienholt vom BSH. Gebiete, die weit vor der Küste liegen, könnten schon jetzt größer und weniger eng geplant werden.

Zusätzliche Korridore sollten von Schifffahrtsrouten oder militärischen Sperrgebieten abgezweigt werden

Die zusätzlichen Flächen sollten nicht mit dem Naturschutz kollidieren, heißt es bei Agora. Denn immer wieder schlagen Tierschützer bei den Offshore-Planungen wegen Baulärm und toten Vögeln Alarm. Zusätzliche Korridore, in denen sich die Windenergie wieder erholen könne, sollten von Schifffahrtsrouten oder militärischen Sperrgebieten abgezweigt werden.

„Wir brauchen solche großflächigen Wind-Auffrischungsgebiete“, sagt auch Sebastian Boie von der Stiftung Offshore Windenergie, der Lobbyorganisation von Windindustrie und Küstenländern. „Die Planung dafür muss europäisch koordiniert werden.“ Bisher ist das Zukunftsmusik, die Planungen liegen bei den Nationalstaaten. Deshalb fordert Agora Verkehrswende auch: „Politik und Planungsbehörden sind gut beraten, zukünftige Windparks auf See weiträumig und mit eher geringen Flächenleistungen zu planen.“

Die Chance dazu hat die EU-Kommission bereits nächste Woche: Am Mittwoch stellt sie ihr EU-Klimagesetz vor, mit dem Europa bis 2050 klimaneutral werden soll. Einer der wichtigsten Punkte dabei: Ausbau der Offshore-Windkraft.

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21 Kommentare

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  • Natürlich gibt es dazu Forschungen und zwar aus den USA von 2018, , EIKE hat darüber berichtet. Stand nicht im mainstream. Die Forscher hatten festgestellt, daß im Windschatten der Windräder die geringere Luftumwälzung zu Austrocknung der Böden führt. Gleiches wird schon aus der Mongolei und China berichtet - aber ohne Studie.



    Die US Forscher gehören sogar zur Windradindustrie !! und wollen vor Planungen warnen de Schäden in der Landwirtschaft anrichten können.



    Die Forscher beklagen sich aber auch, daß ihre Ergebnisse nicht verbreitet werden. Warum wohl ?

  • Ich habe einen viel besseren plan zur nutzung der windenergie auf dem meer der keine vögel töten wird und sehr viel mehr energie verfügbar macht als der bau von windrädern auf dem kontinentalshelf vor der friesischen nordseeküste.



    Ich möchte hiermit den leser*innen der taz unter denen es ja vielleicht auch techniker*innen und ingenieure /ingenieurinnen gibt die meinen plan durch ein pilotprojekt zur praxis machen können



    das stop-and go-ship vorstellen.



    es ist ein katamaran dessen zwei rümpfe sehr schwer sind.er fährt von einem grossen segel gezogen in windrichtung und beschleunigt dabei.wenn die bei der jeweiligen windstärke mögliche maximalgeschindigkeit erreicht ist wird das segel eingeholt, hinter ihm entfaltet sich ein bremsschirm im wasser.er zieht an einer leine die um eine spule gewickelt ist.dabei wird elektrische energie gewonnen die zur herstellung von wasserstoff verwendet wird.der wasserstoff wird in den beiden rümpfen gespeichert.



    .tausende zehntausende oder hunderttausende solcher unbemannten windenergiegewinnungsschiffe werden entsprechend dem jeweiligen wetterbericht immer dorthin gesteuert wo der wind gerade am stärksten weht.



    der wasserstoff wird von tankern abgeholt und dorthin gefahren wo er gebraucht wird.



    die beiden rümpfe des stop and go-ships können ausserdem auch noch ein leichtes deck tragen dass mit solarzellen gepflastert ist



    .die grundidee dieses konzeptes ist ganz einfach.windenergie wird durch die beschleunigung der beiden rümpfe des stop- and-go-ships zu bewegungsenergie und diese beim bremsen zu elektrischer energie und diese zu leicht transportabler chemischer energie

    um die vorteile dieses konzeptes zu verstehen braucht man nur zu verstehen dass segel leichter leiser billiger und flexibler einsetzbar als windräder sind dass es besser ist in den wind zu fahren als auf ihn zu warten und dass es auf dem weiten ozean mehr wind gibt als auf dem kontinentalshelf

    • @satgurupseudologos:

      die niederlande wollen und werden



      wasserstoff mit windkraft herstellen.



      wasserstoff ist im gegensatz zu strom fast verlustfrei transportierbar

      www.n-tv.de/wirtsc...urce=pocket-newtab

      im inneren der antarktis gibt es eine riesengrosse eiswüste :wenn man dort auf hohen bergen windräder aufstellen würde wäre die gefahr dass vögel geschreddert werden gering



      man könnte auch windkanäle aus eis oder sägespaneis bauen um windrädern auf antarktischen hochebenen mehr windenergie zuzuführen.



      die antarktis könnte also wasserstoff exportieren

      vielleicht funktioniert auch mein hier provisorisch erörterter plan mit einer katamaranflotte windenergie auf den ozeanen zu sammeln um wasserstoff herzustellen

      • @satgurupseudologos:

        das wasserstoff verlustfrei transportierbar ist stimmt nicht ganz.wasserstoff ist das erste einfachste und kleinste aller atome und vermag sogar durch metallwände hindurchzudiffundieren,und ist bei vermischung mit luft hochexplosiv.aber auch für dieses problem meine Ich eine technische lösung gefunden zu haben :der wasserstofftanker hat eine doppelte wand in der ein unbrennbares edelgas zirkuliert.in dieses diffundiert der wasserstoff hinein und wird einem verbrennungsmotor zugeführt,der die segel des wasserstofftankers ergänzt.



        im verbrennungsmotor wird der edelgaswasserstoffmischung reiner sauerstoff zugeführt.

        der windenergiekatamaran beziehungweise das stop-and-go ship muss zuerst als kleines pilotprojekt realisiert werden,um seine machbarkeit und nützlichkeit zu beweisen.dann wird der wettbewerb privater werften immer grössere und effizientere windenergiekatamarane hervorbringen

        das erste stop-and -go ship soll nach einer vom klimawandel gefährdeten schnecke

        www.youtube.com/watch?v=bzgg5KqDArY

        benannt ist

        Craspedotropis gretathunbergae

        heissen .

        Ich hoffe dass unter den Leser*innen technikerinnen sind die einen windenergiekatamaran bauen können und dass sich kapitalist*innen finden die das pilotprojekt finanzieren.



        falls es funktioniert und dazu beiträgt den planeten mit hilfe des windes auf seinen ozeanen sozialverträglich vom fossilismus zu erlösen hoffe Ich mit 1,107 prozent (die zahlen hinter und vor dem komma haben auch eine symbolische geheime bedeutung,deren schlüssel das wappen von köln ist) an den gewinnen die die windenergiekatamaranflotte einfahren wird beteiligt zu werden

  • Stromerzeugung dezentralisieren, Privathaushalte und Firmen fördern kleine Anlagen, auch vertikale Rotoren, aufzustellen und natürlich wie getippt auch weniger Strom verbrauchen. Aber immer alle Problemlösungen als Großunternehmensfrage mit Gewinnmaximierungsansatz zu organisieren zementiert nur das Hauptproblem unserer Gesellschaftsform.

  • Seit Monaten versuche ich verschiedene Wissenschaftler und Institutionen zu überzeugen, dass Effizienz der Windräder bei Inn-shore Windparks stark erhöhen darf. Dafür muss man Windräder im oberen Teil des Kühltürmen Platzieren lassen. Dazu braucht man Wasserabscheiden und Wasserabkühlen zuverlässig zu organisieren und zur Wasserturbine zu führen. Die Maßnahme lässt. 1) Konventionelle Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen mit Erneubaren zusammenkoppeln



    2)Insekten- und Vögel-Tötung vermeiden



    3)Windräderkonstruktion wesentlich vereinfachen, weil Strömung -Richtung und -Geschwindigkeit relativ konstant und wetter-unabhängig ist



    4)Schallwellen von Räder ist nach oben (nicht nach Wohngebiet) ausgerichtet



    5) Anzahl von Erlaubnissen stark reduzieren, weil keine Kommune unmittelbar nah gibt



    6)Praktisch alle Ausrüstungen für Stromproduktion und Stromtransport sind vorhanden.

  • Der beste Vorschlag dieser Leserbriefe war: Energie sparen.



    Heute zeitunglesend vor dem Bildschirm frag ich mich, wie ich das früher gemacht habe. Ich habs fast vergessen, aber ich erinnere mich vage, es gab eine Zeit, wo keine Internetstruktur Strom gefressen hat.

    • @Zeit und Raum:

      für den klimaschutz bedarf es der individuellen und kollektiven vernunft.



      was trägt aktuell oder potentiell mehr zur ermöglichung von individueller und kollektiver vernunft bei-das autofahren und fliegen die fleischfresserei die mode und andere sektoren der wegwerfwirtschaft, oder das internet:?



      auf was sollten wir also verzichten wenn wir energie sparen wollen um den "besten Vorschlag dieser Leserbriefe "zu realisieren.



      doch ganz bestimmt nicht auf das internet,dass nur anders und besser und vor allem demokratischer reguliert werden muss um der individuellen und kollektiven vernunft dienen zu können statt dem individuellen und kolektiven wahn?



      Ich meine dass wir das internet erhalten sollten wenn wir grosse teile der weltwirtschaft abschalten um einem für uns und andere tiere katastrophalen klimawandel zu entrinnen.



      wenn wir grosse zentrale rechenzentren in der antarktis bauen und diese mit windenergie betreiben wird die intensive nutzung des internet mit dem klimaschutz vereinbar sein.



      datentransfer ist billig und verbraucht nicht viel strom.auch die flachbildschirme der privaten telekommunikationaportale verbrauchen nicht viel strom



      die menschheit kann sich ein grosses kollektives elektronisches gehirn auf dem südpol leisten.



      was sie sich vielleicht nicht leisten kann ist ein hochleistungsfähiger computer in jedem haushalt,der alle zwei oder drei jahre durch einen noch leistungsfähigeren ersetzt werden muss.



      wir sollten das energiesparen so organisieren dass es uns am wenigsten kostet.



      Ich habe kein auto,Ich fliege nicht mit dem flugzeug.Ich fresse kein fleisch und saufe keine milch.Ich heize im winter in meinem palast nur den raum in dem Ich mich aufhalte.meine möbel habe Ich dem sperrmüll entrissen.für sie mussten keine zusätzlichen bäume getötet werden.Ich schütze das klima wo Ich kann,aber auf das internet möchte Ich nicht verzichten.Ich könnte es auch gar nicht weil es für die politische partzipation und für die politische propaganda erforderlich ist.

  • Effizienz scheint bei vielen Windparks keine Rolle zu spielen. Aber: Wenn hier der Wind komplett verwertet wird- ergeben sich dadurch nicht Auswirkungen auf das Klima/Wetter? Gibt es da Forschungen?



    Und was machen Segelboote?

  • "Bei den Projektionen, die die Parks vor allem in der Deutschen Bucht relativ eng zusammenstellen, könnten sich die über 4.000 Stunden, in denen die Mühlen unter voller Last Elektrizität erzeugen, auf 3.000 bis 3.300 Stunden verringern, warnen die Gutachter. "

    Die durchschnittliche Vollastzeit der deutschen offshore-Windenergieanlagen war 3200 Stunden (Nordsee: 3000 Stunden), nicht 4000.

  • DieBundesregierung bzw. das BSH haben gerade erst vor ein paar Jahren die Planungen auf einen engen Raum in der deutschen Bucht begrenzt, obwohl es viele Projekte von privaten Investoren gab, die weiter ausserhalb und damit mit weniger Wind-Abschattung bauen wollten. Die Mehrkosten fuer laengere Kabel sind gering, wenn ohnehin Gleichstrom verwendet wird. Die Kostendifferenz haette man ja notfalls auch die Projekte zahlen lassen koennen.

  • Die Windausbeute von Windrädern wird gerne nach der sogenannten "Formel" von Professor Albert Betz aus Göttingen , einem Schüler von Ludwig Prandtl, berechnet. In der Windenergienutzung wurden schwere Fehler gemacht, durch die Anwender, nicht durch die beiden Professoren. Ich vermute, dass diese immer noch gemacht werden. Aufgefallen ist mir dies bei der Berechnung von sogenannten Gegenwindrädern, die nur dann gut funktionieren, wenn man auf die maximale Windausbeute nach Betz verzichtet. Zwar sinkt dann die Leistung, aber die dem Wind entnommene Energie sinkt unverhältnismäßig stark, der Wirkungsgrad, das Verhältnis aus Nutzleistung und dem Wind entnommener Leistung, steigt stark an. Der Wind weicht dann dem Windrad in viel geringerem Maße aus, was sich in weit geringerer verlustreicher Verwirbelung hinter dem Windrad mit Ausbildung eines starken Windschattens hinter dem Windpark auswirkt.



    Es ist daher zwingend notwendig, dass eine Behörde darüber wacht, dass nicht die an der Windfront liegenden Windparks den dahinter liegenden zu viel Wind wegnehmen. Dazu genügt oft schon ein Verzicht der Frontturbinen von nur 10%, um die Windleistung für die im Windschatten liegenden zu verdoppeln.



    Windparkbetreiber, die auf Gewinnmaximierung aus sind, werden auf die Gesamtheit der Betreiber keine Rücksicht nehmen. Dafür muss eine Regulationsinstanz geschaffen werden. Es ist ganz erstaunlich, wie bedenkenlos falsch die von Betz richtig erarbeiteten Gesetze oft angewandt wurden. Das sogenannte Ausbeutemaximum von ca 59% bedeutet ein Minimum an Energieausbeute für die Gesamtheit der Windturbinenfelder.

  • Wir schreiben aus Überzeugung - ein löbliches Unterfangen. Schreiben mit Kenntnis ist aber wünschenswert und besser.

    Strömungslehre ist ein Fach, das nicht sehr beliebt ist. Die Bernoulli-Gleichungen und Differentialgleichungssysteme erfordern schon ein erhebliches Maß an mathematischen Kenntnissen. Bei einer Simulation eines Offshore-Windparks wird es in solchen Fällen sehr komplex. Aber das Kernproblem besteht doch in der Umsetzung der gewonnenen Daten aus der Simulation. Es hindert doch niemand daran einen effizienten Windpark zu errichten? Daraus nun wieder politischen Nutzen zu schlagen um die eigene Ideologie welcher Art auch immer, Hauptsache es ändert sich nichts, zu befördern ist urdeutscher Kleingeist.

    Nochmals möchte ich eindrücklich darauf hinweisen, dass Wasserstoff ein farbloses Gas ist. Sonst kommt noch irgendein Hysteriker-stern-pi²-Innen auf die Idee, es könnte Chlorgas damit gemeint sein, was in der Tat grünlich schimmert.

    Das populistische Gefasel von "grünem und blauem Wasserstoff", ebenso wie das Gequatsche der Koofmichs von einem Mineral mit Namen "Coltan" entlarvt den naturwissenschaftlichen Dilettanten, der allerdings im "sich Wichtigmachen" sehr gut ist.

    Noch leben in Deutschland Menschen, die Naturwissenschaften intensiv studiert haben und eigene Forschungsergebnisse erzielten. Für Jene grenzt es langsam an vorsätzliche Körperverletzung mit diesem Pseudo-Wissenschaftgeschwafel ständig befeuert zu werden.

    Der Wahrheit halber muss natürlich auch gesagt werden, dass sich unter den Akademikern auch pathologische Selbstdarsteller und Drittmittelkönige befinden, die in die Kategorie "Dummschwätzer" gehören. Ich verzichte mal auf Namensnennungen, denn es gibt sie an jeder Universität und Hochschule.

    • @achterhoeker:

      Coltan ist ein Erz aus dem Kongo aus dem das für Handys notwendige Tantal gewonnen wird.

  • Auch dieses Gutachten wird nicht dazu beitragen, dass die einfachste, wirkungsvollste und billigste Lösung zur CO2 Einsparung in den Vordergrund rücken wird: das Energie sparen.



    Es würde wohl niemanden überraschen, wenn in den nächsten Tagen und Wochen die Atomlobby mobil machen wird, um den Ausstieg rückgängig zu machen. Und die Kohlelobby wird sich für unverzichtbar erklären: für die E-Mobilität, den 5G/Netzausbau, also den wachsenden Energiebedarf auf der Dachterrasse unseres Wohlstandturmes.

    Wie es scheint, wird das Coronavirus helfen, den CO2 Ausstoß global zu reduzieren. Weniger Industrieproduktion, weniger Flug- und Schiffsreisen, mehr Ausfälle und deshalb weniger Anreisen zu Event-Veranstaltungen... Nachweislich gab es im Kurvenverlauf des globalen CO2 Anstiegs nach der Lehmann-Pleite 2008 einen kleinen Knick nach unten.

    Unsere Regierung wird diese "Hilfe" ignorieren und 2021 im Wahlkampf diesen Erfolg auf die Haben-Seite ihrer Klimapolitik buchen!

  • Alles unter der Flagge und ideologischen Schönfärberei der Ökologie.

    Den Eigentümern der Produktion der Windkraftanlagen ist es vollkommen egal ob es funktioniert oder nicht. Für sie ist die profitable Hauptsache die staatlich finanzierte Dividende auf Kosten der Allgemeinheit. Analog so auch für die Rohstofflieferanten: Profit und sinnlose Produktion, statt Umwelt und Naturschutz.

  • unnötige Technik.

  • Cool. Bald sitzen wir im Dunkeln. :-)

  • Im Artikel heißt es: "Die Experten kommen zu dem Schluss, dass die bisherigen Planungen den „Windklau“ auf hoher See unterschätzt haben. Wenn viele Windräder zusammenstehen, verringern sich hinter den Rotoren Kraft und Geschwindigkeit der Luftströme. Dieses Phänomen, das für Windparks gut erforscht ist, habe auch Auswirkungen auf eine ganze maritime Region wie die Nordsee, zeigen die Rechenmodelle."

    Aha. Die Planungen waren also zu optimistisch, und zwar aufgrund eines Phänomens, das bereits gut erforscht ist. Da fragt man sich, wie es um die weiteren Planungen im Zusammenhang mit der Energiewende steht. Was wird da noch alles schöngeredet? Immerhin kann man ja mit sog. erneuerbaren Energien einen Haufen Geld verdienen, vor allem, wenn es dafür hohe Subventionen gibt. Und wenn der Ausstieg aus Atom und Kohle vollendet ist, gibt es für die hiesige Bevölkerung Blackouts, falls sich hinterher herausstellt, dass die als Ersatz geplanten Windkraftanlagen doch nicht so viel Strom liefern wie behauptet.

  • 4G
    4813 (Profil gelöscht)

    Das gleiche gilt allerdings auch für das Land. In manchen Gegenden stehen die WKAs so dicht, dass es hier auch Verluste geben muss. Deshalb sollte man jetzt Süddeutschland mit seinen 1a Windstandorten ausbauen. Schwäbische Alb, Alpen, Schwarzwald. Ach die wollen nicht?

    • @4813 (Profil gelöscht):

      Da weht der Wind zu schwach und zu wenig, es lohnt recht wenig. Verluste der Investoren sind augenscheinlich.