Auf die Verteilung kommt es an

Windkraft ist eine wichtige Säule der Energiewende in Deutschland: Bis 2030 soll die Ressource laut Bundesregierung zusammen mit Solarenergie, Wasserkraft und Biomasse 65 Prozent des deutschen Strombedarfs decken. Dr. Christopher Jung und Dr. Dirk Schindler von der Universität Freiburg zeigen in einer Studie, dass es bis zum Jahr 2030 möglich ist, 40 Prozent des derzeitigen Stromverbrauchs allein durch Windenergie zu decken. Voraussetzung ist, dass die Betreiber die Anlagen optimal auf dem deutschen Festland verteilen. Um die nutzbare Windenergie abzuschätzen, haben die Forschenden ein neues dreidimensionales Modell entwickelt. Als Grundlage ihrer Kalkulation haben sie die Zahl der Neuinstallationen 2017 herangezogen. Bleibt sie bis 2030 konstant, kann Deutschland den errechneten Wert erreichen. Seine Ergebnisse hat das Team in der Fachzeitschrift „Energy Conversion and Management“ veröffentlicht.

Ein Grundgedanke der Forschenden bei der Modellentwicklung war, die Effizienz zu steigern, mit der die Windkraft genutzt wird. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen, dass insbesondere das Repowering – also der Austausch alter, kleiner Anlagen durch neue, große – enorme Ertragsteigerungen von bis zu mehreren Hundert Prozent ermöglicht. Dadurch lassen sich die Stromgestehungskosten, die entstehen, wenn die Energie in elektrischen Strom umgewandelt wird, deutlich auf ein Niveau reduzieren, das vergleichbar mit dem von Braunkohlestrom ist. Um die aktuellen Ausbauziele der Bundesregierung erreichen zu können, muss jedoch ein erheblicher Teil der 30.000 Windenergieanlangen erneuert werden, und 6.000 weitere Anlagen müssen zusätzlich installiert werden.

Mit dem Modell der Forschenden lassen sich die verfügbaren Windressourcen für alle gängigen Anlagetypen bestimmen. Auch das Ausbauziel kann damit beliebig angepasst werden. Die Wissenschaftler können mit dem Modell Szenarien entwickeln und beurteilen, in denen die Anlagendichte, die Ausbaustrategie und die Repowering-Intensität variiert werden. Das Modell ermöglicht es außerdem, eine ausgewogene räumliche Verteilung einzuplanen. „Eine überproportionale Konzentration in bestimmten Regionen wird dadurch grundsätzlich vermieden“, fasst Jung zusammen. Außerdem berücksichtigt der Algorithmus, dass die Anzahl neu zu installierender Anlagen so gering wie möglich gehalten wird. „Dadurch werden Eingriffe in die Landschaft minimiert und dem Landschafts- und Naturschutz Rechnung getragen“, sagt Schindler.

Originalpublikation:
Jung, C., Schindler, D., Grau, L. 2018. Achieving Germany’s wind energy expansion target with an improved wind turbine siting approach. Energy Conversion and Management 173. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.07.090