Forscher aus den USA haben herausgefunden, dass sich Windräder gegenseitig Wind klauen können. Durch den sogenannten Wake-Effekt kann sich die Stromproduktion um mehr als 30 Prozent verringern.
Windräder können sich gegenseitig Wind klauen. Das hat eine neue Studie aus den USA ergeben. Ein Forschungsteam der University of Colorado Boulder setzte sich mit der Frage auseinander, wie viel Energie Windparks tatsächlich liefern können.
Grund für die Untersuchung war die steigende Nachfrage nach Strom in den Vereinigten Staaten. Um sie zu decken, setzen viele Städte an der Ostküste auf Offshore-Windprojekte im Atlantik. Allerdings ist es bisher schwer vorauszusagen, wie viel Windenergie die Turbinen tatsächlich erzeugen.
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Wake-Effekt: So verlieren Windparks an Leistung
Basierend auf den Ergebnissen ihrer Studie schätzen die Forschenden, dass Offshore-Turbinen sich gegenseitig den Wind wegnehmen. Dadurch verlieren Windparks im Atlantik mehr als 30 Prozent ihrer Leistung. Die Wissenschaftler:innen nennen das den „Wake-Effekt“.
Er tritt auf, wenn der Wind durch die Turbinen strömt und die vorderen oder stromaufwärts gelegenen Turbinen ihm Energie entziehen. Infolgedessen verlangsamt sich die Windgeschwindigkeit hinter den Turbinen. Die Folge: eine geringere Stromerzeugung.
Der Wake-Effekt ist besonders bei Offshore-Windräder ausgeprägt, da dort keine Häuser oder Bäume die Luft verwirbeln. Denn das würde helfen, die Wakes zu zerstreuen. Unter bestimmten Wetterbedingungen können sie zudem bis zu 55 Kilometer weit reichen und auch andere Windparks beeinflussen.
Besonders an heißen Sommertagen, wenn die Luft über der kühlen Meeresoberfläche stabil bleibt, können Wakes länger bestehen und sich weiter ausbreiten.
Biden-Regierung plant Ausbau von Offshore-Windparks
Anfang 2024 lieferten fünf große Windturbinen vor der Küste von Massachusetts die erste Ladung Windenergie in das New England-Netz. Weitere Turbinen sollen vor den Küsten von Rhode Island, Virginia und New York entstehen.
Die Regierung von US-Präsident Joe Biden will bis 2030 eine Offshore-Windkapazität von 30 Gigawatt installieren. Das würde ausreichen, um mehr als zehn Millionen Haushalte ein Jahr lang mit Strom zu versorgen.
„Die USA planen den Bau von Tausenden von Offshore-Windturbinen“, erklärt Julie K. Lundquist, Professorin vom Fachbereich für Atmosphären- und Ozeanwissenschaften. „Daher müssen wir vorhersagen, wann diese Wellen teuer sind und wann sie nur geringe Auswirkungen haben.“
Studien zu Wake-Effekt könnten Netzbetreiber unterstützen
Der Stromverbrauch in den USA steigt rapide an, unter anderem durch die zunehmende Verbreitung von Elektrofahrzeugen, Rechenzentren und Produktionsanlagen. Wind- und Solarenergie sind im Vergleich zu fossilen Brennstoffen allerdings variabel, da die Sonne nicht immer scheint und der Wind nicht immer weht.
Das stellt Netzbetreiber vor Herausforderungen, erklärt Lundquist. Das Stromnetz sei ein komplexes System, das ein perfektes Gleichgewicht von Angebot und Nachfrage in Echtzeit erfordere. Ungleichgewichte könnten verheerende Stromausfälle verursachen. Im Jahr 2021 kamen dadurch in Texas fast 250 Menschen ums Leben. „Mit besseren Vorhersagen der Windenergie können wir uns stärker auf erneuerbare Energien verlassen“, erklärt die Forscherin.
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