Studie mit Sprengkraft - Wo lohnt sich die Windkraftproduktion wirklich?

In den letzten Jahren fand allerdings auf dem Gebiet der Energieproduktion eine einschneidende Veränderung statt, die auch dem Norden langsam Wohlstand einbrachte: Man entdeckte die Windkraft für sich – und verarmte Gemeinden verdienten plötzlich gut am Wind, der im Norden stetig und vor allem kräftig weht. Man war plötzlich wieder wer!

Und während Süddeutschland, das lange Jahre vor allem auf Atomkraft gesetzt hatte, dem Windstrom noch immer skeptisch gegenüber steht – man denke an die 10H-Regelung in Bayern – wurden in Norddeutschland fleißig Turbinen errichtet.

Eine neue Studie könnte allerdings die altebkannten, aber zugegeben relativ kurz gefassten Formeln von „Starker Wind im Norden = hohe Stromproduktion“ und „Schwacher Wind im Süden = niedrige Stromproduktion“ auf den Kopf stellen.

So haben der Schweizer Forscher Stefan Pfenninger der ETH Zürich sowie Ian Staffell vom Imperial College London neue Simulationen der Windenergieproduktion in Europa entwickelt und dabei Verzerrungen in den bisher verwendeten Daten aufgedeckt. Nach länderbezogenen Korrekturen haben sie neue Datensätze erhoben, die alte Modelle und Ergebnisse in Frage stellt:

Die installierte Leistung sagt wenig darüber aus, wie viel Strom die Turbinen eines Landes tatsächlich in das jeweilige nationale Netz einspeisen, da der Wind eben nicht stetig und beständig weht. Daher werden zunächst Simulationen erstellt, um abzuschätzen, wie hoch die Last zu einem gegebenen Zeitpunkt sein könnte.

Seit Kurzem werden dazu Reanalyse-Modelle zur Hilfe genommen, in die man echte Messdaten von Wetterstationen und Satelliten einpflegt. Diese Reanalysen verarbeiten die Messungen in kohärente weltweite Simulationen der atmosphärischen Bedingungen.

Allerdings wird in diesen Wettermodellen die reale Welt stark vereinfacht und für Windenergie wichtige Datensätze wie die Oberflächenbeschaffenheit des Standorts nicht detailliert genug einbezogen. Dadurch liefern diese Modelle ein permanent verzerrtes Bild von der Wirklichkeit, das nun nach den Neuberechnungen an die Realität angepasst werden kann.

Die beiden Forscher haben deshalb Daten der gemessenen Stromproduktion von Windparks in ganz Europa sowie länderbezogene Produktionsdaten, die durch die Stromnetz-Betreiber erhoben wurden, zusammengetragen. Diese Datensammlung brauchten sie, um daraus Korrekturfaktoren für jedes europäische Land abzuleiten. Anschließend simulierten sie die Windstromproduktion in Europa über zwanzig Jahre mithilfe des von ihnen entwickelten Virtual Wind Farm Model (VWF).

Dabei fanden sie heraus, dass die bisherigen Studien die Windstromproduktion in Nordwesteuropa um bis zu 50 Prozent überschätzt, die Produktion in Südeuropa hingegen um 30 Prozent unterschätzt haben. Die Forscher berechneten zudem auch die Nutzungsgrade für Europa neu: So liegt der aktuelle Nutzungsgrad im europäischen Durchschnitt bei 24,2 Prozent; in Großbritannien liegt er bei 32,4 Prozent und in Deutschland bei 19,5 Prozent. Der europäische Durchschnitt weicht von Jahr zu Jahr um nur wenige Prozent ab. „Diese Abweichung ist viel geringer als diejenige eines einzelnen Landes“, so Pfenninger gegenüber der Presse. „Je größer die Windflotte und je größer die geografische Streuung ist, desto geringer sind Angebotsschwankungen.“ Es sei deshalb wichtig, dass die nationalen Stromnetze noch besser miteinander vernetzt würden, um Produktionsausfälle in einer Gegend mit der Mehrproduktion eines anderen Landes auszugleichen.

Ein eindringlicher Appell an die europäischen Länder die Arbeiten an einem europäischen Stromnetz, oft als ‚Supergrid‘ bezeichnet, weiter voran zu treiben. Gerade die Offshore-Windparks in der Nordsee, die sich als besonders guter Standort etabliert hat, bietet hierfür ausreichend Gelegenheit. Kein Wunder, dass die Nutzungsgrade besonders der Nordseeanrainer weiter steigen werden: Großbritannien könnte einen Nutzungsgrad von fast 40 Prozent erreichen, Deutschland einen von beinahe 30 Prozent.

Damit die Daten auch weiterhin genutzt werden können, haben die beiden Forscher die interaktive Web-Applikation www.renewables.ninja geschaffen, wo die europäischen Datensätze zum Download bereitstehen. Die Plattform hat bereits Nutzer von 54 Institutionen aus 22 Ländern, darunter die Internationale Energieagentur IEA.