Multirotoren statt Riesenanlage: Revolutionäres Konzept für die Windenergie

Je größer eine Windenergieanlage, desto mehr Strom produziert sie – diese Faustregel sorgt seit Jahrzehnten für steigende Anlagengrößen vor allem auf See (Offshore), wo größere Anlagen wegen des Installations- und Wartungsaufwands deutlich wirtschaftlicher sind. „Bisherige Prognosen über die maximale Anlagenhöhe und Leistungsgröße lagen fast immer zu niedrig, der technische Fortschritt hat sie Lügen gestraft“, sagte Peter Dalhoff, Professor für Windenergiesysteme von der Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) in Hamburg, kürzlich auf dem Hamburger Windmesse-Symposium. Rein physikalisch werde es bei Einzelrotoranlagen allerdings immer schwerer, noch deutlich größer zu werden. In China liefen zwar bereits Anlagen mit 310 Metern Rotordurchmesser im Test, in Europa sei bei großen Herstellern eher Zurückhaltung zu sehen. Hauptgrund: „Es ist verdammt schwer, Lieferketten stabil aufzubauen bei immer größer werdenden Anlagen.“ Hinzu kommen hohe Bauteilgewichte im dreistelligen Tonnenbereich. In der Nordsee sind bis zum 2050 insgesamt 300 Gigawatt (GW) Windenergieleistung geplant, allein 70 GW davon in deutschen Gewässern. Damit steigt die Gefahr des sogenannten Wake-Effekt. Gemeint sind Nachlaufeffekte im Windpark, die durch Windschatten und Turbulenzen hinter den Anlagen verursacht werden und die Erträge drücken. Der Referent nannte ein Beispiel: Anlagen mit mehr als 4.000 äquivalenten Volllaststunden könnten teils unter 3.000 Stunden fallen. Die Lösung könnte eine technische Neuerung sein: Statt Einzelrotoranlagen mit immer größeren Durchmessern könnten mehrere Rotoren auf einer gemeinsamen Tragstruktur montiert werden. Die Anordnung kann über- und nebeneinander (ko-planare Anordnung) erfolgen. Der Vorteil: Mehr Rotoren können die Fläche besser ausnutzen, die Nachlaufströmung erholt sich schneller. „Der Wirkungsgrad der einzelnen Rotoren steigt“, so der Referent. In der Simulation lag der Flächenertrag sogar um 69 % höher. Als Grund nannte Dalhoff den Effekt, dass der Wind bei einer einzelnen Anlage rechts und links ausweichen könnte. Sind mehrere Rotoren in einem Block angeordnet, kann der Wind nicht ausweichen (Blockage-Effect). „Dieser Effekt steigt mit der Anzahl der Rotoren, das zeigen Simulationen und Praxisergebnisse“, erklärte Dalhoff. Von der Photovoltaik lasse sich lernen, dass Standardisierung Skaleneffekte bringt: Ein Solarmodul kann Teil einer Balkonanlage, einer großen Dachanlage oder eines Solarparks sein. „Wir haben mehr oder weniger eine Standardmodulgröße“, sagte er. Genau das fehle der Windenergie bislang. Bei Multirotoren könne eine Standardanlage mit beispielsweise 500 kW bis 1 MW und variabler Tragstruktur diesen Weg öffnen. Ihre Meinung ist gefragt Was denken Sie über dieses Thema? Was beschäftigt Sie aktuell? Schreiben Sie uns Ihre Meinung, Gedanken, Fragen und Anmerkungen. Wir behalten uns vor, Beiträge und Einsendungen gekürzt zu veröffentlichen.