27.03.2013 – Forschung

„Kohle und Gas zu ersetzen, ist nicht genug”

  • Von der Ressource Wind bis hin zum Energiesystem: Windenergie ist ein stark interdisziplinär geprägtes Forschungsfeld. (Foto: istockphoto.com@David Joyner)

Windenergie gilt als Säule der Energiewende. Aber ist dies noch der Fall? Dr. Stephan Barth, Geschäftsführer von ForWind, über Offshore-Windparks, schwimmende Windenergieanlagen und den bundesweit einmaligen Forschungsverbund Windenergie.

FRAGE: Anfang dieses Jahres wurde der Kooperationsvertrag des Forschungsverbunds Windenenergie in Berlin unterzeichnet – ein Forschungsverbund von ForWind, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und des Fraunhofer IWES. Was sind die Ziele des Verbunds?

BARTH: Die Windenergie ist ein stark interdisziplinär geprägtes Forschungsfeld. Durch den Forschungsverbund, diesen bundesweit einmaligen Zusammenschluss von Großforschungseinrichtungen und Universitätsverbund – der bereits auch international viel Beachtung findet – können die vorhandenen Ressourcen und Kompetenzen optimal genutzt werden. Die Beteiligten können gemeinsam Forschungsstrategien entwickeln, ihr Vorgehen abstimmen. So werden Forschungsziele schneller erreicht und redundante Strukturen vermieden. Neue Erkenntnisse und Entwicklungen können also schneller in effiziente technologische Lösungen überführt werden. Dies trägt zur Stärkung der heimischen Windenergie-Industrie bei, damit diese ihre internationale Rolle als Technologieführer weiter behaupten kann.

FRAGE: Insgesamt sind 600 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an dem Forschungsverbund beteiligt. Was sind seine Forschungsschwerpunkte?

BARTH: Primär befasst sich der Forschungsverbund Windenergie mit technologischen Fragestellungen: Wie können die Windenergieanlagen und –parks in ihrer Konzeption, Produktion und Errichtung sowie in ihrem Betrieb verbessert und optimiert werden? Wie sehen die Anlagen und Parks der nächsten Generation aus, und wie werden sie betrieben?
Der Forschungsverbund ist fachlich breit aufgestellt – das ist seine Stärke. Von der Ressource Wind bis hin zum Energiesystem sind alle Kompetenzen und Expertisen vorhanden. Dadurch können wir die gesamte Kette der Energiewandlung bearbeiten und sind nicht auf die Optimierung einzelner Komponenten beschränkt.

FRAGE: Das erste große Forschungsvorhaben ist bereits gestartet – es setzt sich mit der Entwicklung von intelligenten Rotorblättern auseinander?

BARTH: Intelligente Rotorblätter können – anders als die heutigen Rotorblätter – die Windströmung lokal beeinflussen. Auf diese Weise soll die Effizienz der zukünftigen Windenergieanlagen noch weiter gesteigert werden, ohne dabei jedoch die Zuverlässigkeit zu gefährden. Das komplexe Zusammenspiel der hierfür notwendigen unterschiedlichen Fachdisziplinen, die beispielsweise von der Expertise im Bereich turbulenter Strömungen bis hin zur Produktion von Faserverbundbauteilen reichen, ist eine große Herausforderung, die ein einzelnes Institute alleine nicht bewerkstelligen kann. In diesem ersten Großprojekt, das das Bundesumweltministerium mit zwölf Millionen Euro fördert, zeigt sich die Schlagkraft des Forschungsverbunds Windenergie

FRAGE: Wie sieht der Oldenburger Anteil am Forschungsverbund Windenergie aus?

BARTH: Die Universität Oldenburg ist mit mehreren Gruppen aus dem Institut für Physik und dem Department für Informatik an ForWind beteiligt. Große Themenschwerpunkte sind die Energiemeteorologie und Energieinformatik, experimentelle und numerische Turbulenz- und Strömungsforschung sowie Windenergiesysteme. Damit konzentriert sich Oldenburg stark auf die Windphysik und die Systembeschreibung und -optimierung. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der in Oldenburg ansässigen Fraunhofer IWES Projektgruppe „Computational Fluid- and System Dynamics“ unterstützen uns dabei.

Die Windenergie wird das Rückgrat der zukünftigen europäischen Energieversorgung sein.

 

FRAGE: Der Forschungsverbund forscht zu On- und Offshore-Windenenergie. Ist die Windenergie so aufgestellt, dass sie traditionelle Energieträger weitgehend ersetzen kann?

BARTH: Die Windenergie wird in den nächsten Jahrzehnten das Rückgrat der zukünftigen europäischen Energieversorgung sein. Dabei reicht es aber nicht, traditionelle Energieträger wie Kohle oder Gas einfach nur mengenmäßig ersetzen zu wollen. Die unterschiedlichen Eigenschaften der jeweiligen traditionellen und erneuerbaren Energieformen stellen spezielle Ansprüche an das gesamte Energiesystem, also an Erzeugung, Verteilung und Verbrauch. Das heißt, dass ein Umbau des Energiesystems erfolgen muss. Dabei werden Windenergieanlagen im Zusammenspiel mit anderen Formen der erneuerbaren Energien im zunehmenden Maße Aufgaben und Funktionen übernehmen müssen, die für einen stabilen Betrieb des Energiesystems erforderlich sind. Schon heute können moderne Windenergieanlagen im großen Umfang Systemdienstleistungen erbringen. Eine weitere Herausforderung ist der gemeinschaftliche Betrieb vieler einzelner Windenergieanlagen als Windkraftwerk. Die Forschung von ForWind liefert hierfür wertvolle Erkenntnisse und trägt somit zu einer zuverlässigen Energieversorgung der Zukunft bei.

FRAGE: Bundesumweltminister Peter Altmaier, der die Gründung des Forschungsverbunds Windenergie begrüßte, bezeichnete die Offshore-Windparks als „Kathedrale der Energiewende“. Dabei stehen sie in letzter Zeit unter heftiger Kritik.

BARTH: Offshore-Windparks spielen im Gesamtkonzept eines zukünftigen Energiesystems eine bedeutende Rolle – und dies nicht nur aufgrund des häufig ausschließlich genannten stetigeren und stärkeren Windes auf See. Der Wind auf See ist gegenüber dem Wind an Land viel stärker entkoppelt, als dies bei einer reinen Verteilung der Windenergie an Land der Fall wäre. Das bedeutet, dass durch gleichzeitige Nutzung der Onshore- und Offshore-Windenergie eine viel größere Vergleichmäßigung und damit eine viel höhere Verfügbarkeit von erneuerbarer Energie erreicht werden kann, als wenn sich ausschließlich auf Onshore oder Offshore konzentriert werden würde. Offshore-Windenergie trägt daher auch dazu bei, dass der zukünftige Bedarf an Speichern stark reduziert werden kann. Speicher sind die teuerste Komponente im Energiesystem, deshalb kann Offshore-Windenergie die Kosten im zukünftigen Gesamtsystem senken.

FRAGE: Werden schwimmende Windenergieanlagen eine Rolle spielen?

BARTH: An schwimmenden Windenergieanlagen wird weltweit geforscht, und einzelne Prototypen sind bereits im Einsatz. Der Grund hierfür sind die großen Gewässertiefen in einigen windreichen Regionen, beispielsweise in Norwegen. Dort fällt der Meeresboden so stark ab, dass ein klassisches Fundament viel zu teuer wäre. Daher werden auch schwimmende Konzepte eine Rolle spielen – allerdings nicht in Deutschland. Die Gewässertiefe von Nord- und Ostsee ist zu gering, als dass schwimmende Windenergieanlagen notwendig und rentabel wären.

Dem Ausbau des Stromnetzes kommt eine besondere Bedeutung zu.

 

FRAGE: Offshore-Energie ist immer mit der Herausforderung verbunden, die Energie über weite Entfernungen zu den Lastzentren in der Republik zu transportieren. Kann sich das rechnen? Oder haben Anlagen auf dem Festland die Offshore-Energie längst abgehängt?

BARTH: In der Tat kann die große Energiemenge, die offshore zur Verfügung steht, nicht vollständig in der eher dünnbesiedelten norddeutschen Küstenregion aufgenommen werden. Dem Ausbau der Stromnetze kommt deshalb eine besondere Bedeutung zu – dieser wäre aber auch ohne die Offshore-Windenergie erforderlich. Der Umbau des Energiesystems im Rahmen der Energiewende hat nun einmal Konsequenzen für die Stromnetze – vom Übertragungsnetz bis hin zum Verteilnetz. Bei der Kostenbetrachtung muss aber das Gesamtsystem berücksichtigt werden. Die Vergleichmäßigung des Stroms, die sich mit Hilfe von Offshore-Windenergie erreichen lässt, trägt beispielsweise dazu bei, Speicher und Kapazitätskraftwerke zu reduzieren.

FRAGE: Ist die deutsche Wirtschaft im Windenergiesektor langfristig konkurrenzfähig?

BARTH:Der internationale Wettbewerb ist in den vergangen Jahren stark gestiegen. Dabei bieten insbesondere chinesische Unternehmen Windenergieanlagen an, deren Investitionskosten pro Megawatt zum Teil deutlich unter denen europäischer Hersteller liegen. Hiesige Windenergieanlagen zeugen aber von einer sehr hohen Zuverlässigkeit, was sich wiederum in den Betriebskosten vorteilhaft auswirkt. Im Hinblick auf den Umbau des gesamten Energiesystems und der damit einhergehenden Anforderungen an die Windenergie wird die deutsche Wirtschaft im Windenergiesektor auch langfristig konkurrenzfähig sein.

FRAGE: Was sind die kommenden Schritte des Forschungsverbunds?

BARTH: Neben der Bearbeitung der ersten gemeinsamen Forschungsprojekte sind DLR, ForWind und IWES zur Zeit intensiv damit beschäftigt, die vorhandene Forschungsinfrastruktur um Forschungswindenergieanlagen und –windparks zu erweitern. Auf diese Weise wollen wir die Möglichkeiten der Technologieentwicklung nochmals verbessern.


 

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ForWind - Zentrum für Windenergieforschung der Universitäten Oldenburg, Hannover und Bremen

Kontakt

Dr. Stephan Barth
ForWind - Zentrum für Windenergieforschung der Universitäten Oldenburg, Hannover und Bremen
Tel: 0441-798/5090
stephan.barth(at)forwind.de