Aktuelle Forschungsthemen im Windenergiesektor
Die Forschungsthemen auf dem Gebiet der Windenergie decken ein breites Spektrum ab. Zentrale Oberthemen sind technische Fragestellungen zur Neu- und Weiterentwicklung von Multi-Megawattanlagen sowie vor dem Hintergrund der Energiewende die Erschließung von Kostensenkungspotenzialen. Im Fokus stehen außerdem die Erhöhung der spezifischen Erträge sowie eine weitere Steigerung der technischen Zuverlässigkeit und die Netzintegration.
Im Zuge des anhaltenden Anlagenupscalings wächst angesichts der hohen Installationskosten die Bedeutung zur Reduzierung von Gewicht und Größe der Anlagen- und Anlagenkomponenten. Bei der Offshore-Windenergie bilden ökologische Fragestellungen im Zusammenhang mit der schalloptimierten und kostengünstigen Gründung von Offshore-Windkraftanlagen weiterhin ein wichtiges Forschungsthema.
Struktur der Windenergie-Forschung in Deutschland
In Deutschland ist eine große Zahl an Hochschuleinrichtungen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen in der Windenergieforschung tätig. Dabei weist die regionale Struktur eine heterogene Verteilung der Forschungseinrichtungen über das gesamte Bundesgebiet auf. Innerhalb der regionalen Verteilung der Forschungseinrichtungen in Deutschland sind vier Kerncluster erkennbar. Im Norden liegt der Fokus auf Aktivitäten im Bereich Windphysik, Aerodynamik und Offshore-Windenergie. Im Westen befinden sich dagegen vor allem Forschungsstandorte mit Know-how aus den Bereichen Maschinenbau, Elektrotechnik und Energiewirtschaft.
Forschungskarte Windenergie - regionale Verteilung der Forschungsstandorte in Deutschland (Quelle: IWR, Daten: IWR-Windforschungskataster)
In den letzten Jahren hat sich auf dem Forschungssektor aufgrund des zunehmenden Wettbewerbsdrucks auf internationaler Ebene der Trend zur Bündelung von Forschungs-Kompetenzen verstärkt. Dabei kommt auch den neuen Test- und Prüfeinrichtungen eine wichtige Funktion an der Schnittstelle zwischen Industrie und Forschung zu. Zu diesen Einrichtungen gehören u.a. das 2014 eröffnete Testzentrum Tragstrukturen Hannover sowie die neuen Gondelprüfstände in Aachen und Bremerhaven, die eine Simulation des realen Betriebsverhaltens von Anlagen und Komponenten im Zeitraffer ermöglichen.
Entwicklung der Windenergie-Forschung: Anlagentechnik und Offshore-Windenergie
Zu den zentralen Forschungsbereichen auf Bundesebene zählten in der zweiten Hälfte der 1990er-Jahre die Themen Anlagen- und Komponententechnik sowie Netze. Ab dem Jahr 2001 gewinnt die Forschung im Bereich der Offshore-Windenergie zunehmend an Bedeutung und macht in den Jahren 2004 und 2005 fast 50 Prozent des jährlichen Forschungsbudgets des Bundes aus. Erforscht wurden neben Anlagen aus dem mittleren Leistungsbereich sowie offshoretauglichen Groß-Windkraftanlagen u.a. Fragen zum Bau und zur Gründung von Offshore-WEA oder die Bewertung verschiedener Fundamenttypen.
Forschungs-Verzeichnis Windenergie
Aktuelle Forschungs-News rund um die Windenergie
Mit dem Testfeld alpha ventus ist im April 2010 der erste deutsche Hochsee-Windpark offiziell in Betrieb gegangen. Das Projekt geht zurück auf die Offshore-Stiftung, die von Anfang das Ziel zur Bündelung von Know-how und Investoren verfolgt hat, um ein Offshore-Testfeld zu errichten und zu demonstrieren, dass eine kommerzielle Nutzung der Offshore-Windenergie möglich ist. Der Standort von alpha ventus befindet sich ca. 45 km nördlich der Insel Borkum. Insgesamt 12 WEA der Hersteller Adwen (vorher AREVA) und REpower mit einer Leistung von jeweils 5 MW wurden errichtet, so dass sich eine kumulierte Gesamtleistung von 60 MW ergibt. Bislang hat alpha ventus von 2011 bis 2014 knapp 1 Mrd. kWh Strom erzeugt. Die durchschnittliche jährliche Stromproduktion liegt bei knapp 250 Mio. kWh und übersteigt die Prognose um etwa sieben Prozent.
3 werden auf der Nordsee-Plattform FINO 1 Forschungsdaten erfasst. Der Standort der Plattform befindet sich ca. 1,45 km nördlich von Borkum in der Nähe des Offshore-Testfeldes alpha ventus. Der Betrieb von FINO 1 erfolgt derzeit durch das Forschungs- und Entwicklungszentrum Fachhochschule Kiel GmbH (FuE-Zentrum FH Kiel GmbH). Auf FINO 1 werden Daten zu den Themenfeldern Meteorologie, Hydrologie und Ökologie erhoben. Dabei handelt es sich u.a. um Daten über Windgeschwindigkeiten, Temperaturen, Salzgehalt des Wassers und der Luft, Meeresströmungen, Vogelzüge und Schallimmissionen. Die langjährigen Messreihen liefern wichtige Daten für den Betrieb von Offshore-Windparks.
Der Standort der 2009 errichteten Forschungsplattform FINO 3 liegt in der Nordsee, rd. 80 km westlich vor Sylt in der Nähe des Offshore-Windparks Dan Tysk. Betrieben wird die Plattform vom FuE-Zentrum FH Kiel GmbH. Ein Fokus der Forschungen liegt in der Analyse der ökologischen Auswirkungen von Offshore-Windenergieanlagen auf den Vogelzug sowie die Bedeutung des Themas Schallschutz für die Meeresfauna. Zu den weiteren Forschungsschwerpunkten zählen wie bei FINO 1 meteorologische und hydrologische Themen.
