In Bezug auf regenerative Energien spielt die Windkraft eine sehr wichtige Rolle. Laut Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) hatte diese bereits im Jahr 2016 einen Anteil von 12,3 Prozent an der Gesamtstromgewinnung. Geplant seien der Ausbau an weiteren geeigneten Landstandorten, der Ersatz älterer und kleinerer Anlagen sowie ein Ausbau der Windenergien auf See (Offshore-Windenergie). 

Um diese Windkraftanlagen effektiver zu gestalten, forscht nun ein Team der RUB an den Beziehungen der Windräder untereinander, die sich laut Pressemitteilung der Uni durch Luftströme als auch die schwankende Einspeisung von Strom ins Netz gegenseitig beeinflussen. 

Wie genau ist das zu verstehen?

Frederik Einwächter, Koordinator des Projekts „Smart Wind Park Laboratory (SWiPLab)“, erklärt: „Windenergiekonverter (WEK) entziehen dem Wind Energie und bremsen dabei die bewegte Luftmasse ab. Gleichzeitig wird der Luftstrom, der den Rotor durchsetzt, durch die Interaktion mit dem Rotor auch selbst in Rotation versetzt. Hinter dem Rotor bewegt sich die Luft also langsamer und weist gleichzeitig Verwirbelungen auf.“ Diese Effekte würden mit zunehmendem Abstand hinter den Rotoren zwar abnehmen, da aber die Konverter in Windparks sehr nah beieinander stünden und auch die Windrichtung Einfluss nehme, könnten nachfolgende Konverter durch die Effekte eines anderen erreicht werden. „Wirbel und Druckschwankungen in der anströmenden Luft übertragen sich auf den mechanischen Aufbau des WEKs, können hier Schwingungen anregen und sich im Folgenden über den Generator auf die Energiebereitstellung auswirken.“  

Hinzu kommt, dass, sollten die Windenergiekonverter alle am selben Teilnetz angeschlossen sein, auch eine Interaktion über das Stromnetz möglich sei. Einwächter erklärt dies vereinfacht an einem Haushalts-Beispiel: „Wenn man schon einmal im Haushalt bei elektrischem Licht ein Gerät mit großer Leistung eingeschaltet hat (zum Beispiel einen Wasserkocher, ein Waffeleisen oder einen Staubsauger), hat man bestimmt schon einmal eine gleichzeitige Helligkeitsschwankung der Beleuchtung bemerkt. Der Leistungsbezug des einen Verbrauchers beeinflusst die Spannung des Netzes und somit auch die Spannung, bei der ein anderer Verbraucher (im Beispiel die Beleuchtung) seine Leistung bezieht.“ Die infolgedessen auftretende veränderte Netzspannung führt zu einer Veränderung in puncto Leistungsaufnahme und folglich Lichtabgabe. Grundsätzlich gilt: „Schwankende Einspeisung führt zu Schwankungen der Netzspannung.“ In der Folge kann es zu mechanischen Schwankungen kommen.

Mehr Strom aus Wind

Im Rahmen der Klimaschutzziele hält Frederik Einwächter fest: „Ein Szenario mit 60 bis 70 Prozent Strom aus Windkraft ist beim aktuellen Stand der Technik sicherlich noch nicht möglich, aber auch nicht so weit entfernt, dass ich es ein utopisches Ziel nennen würde.“ Um diese zu erreichen, sei aber eine spartenübergreifende Weiterentwicklung des gesamten Energiesystems notwendig, beispielsweise im Bereich der Netze und Speicher. „Mit dem neuen Windenergiekompetenzzentrum SWiPLab werden wir dazu einen Beitrag leisten.“

:Tobias Möller