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13. Aug. 15

Ohne Wind läuft nichts: Zumindest bei Offshore-Windparks, die mit dem konstanten Meereswind zuverlässig Strom produzieren.

Sturm und Schwank

Wenn es heftig weht und stürmt, dann heißt es auch für Windparks: Einfach mal abschalten

Ohne Wind läuft nichts: Zumindest bei Offshore-Windparks, die mit dem konstanten Meereswind zuverlässig Strom produzieren.

Wind ist einfach überall. Mal kommt er als laues Lüftchen daher, mal verpackt in einer starken Böe. Mal peitscht er als Sturm durch die Gesichter, nur um dann am nächsten Tag wieder Mai-warm die Haut zu streicheln. Mal steht er, dann weht er, doch Vorsicht vor allzu viel Poesie: Wind ist nichts anderes als Luft – mal mehr, mal weniger.

Wenn's doch nur so einfach wäre, denn hinzu kommen: Die Reibung der Erdoberfläche, über die Luft fließt; die Berge, Täler, Canyons, die warmen und kalten Strömungen im Meer, topografische Hindernisse, die Tag-Nacht-Unterschiede. Aber ja, lässt man all das einmal beiseite, dann ist Wind Luft, die irgendwo zu viel und anderswo zu wenig ist. Und weil die Natur immer und überall um ein Gleichgewicht bemüht ist, gerät Luft in Bewegung. „Alles fließt“, wussten schon die alten Griechen. Aber so richtig kann man damit ja nicht rechnen.

Orkane sind eine Gefahr für Offshore-Windräder. Deshalb schalten sich die Anlagen automatisch ab, sobald die Windgeschwindigkeit einen bestimmten Grenzwert übersteigt.

Wer den Wind falsch plant, dem geht die Luft aus

Damit es nicht ganz so unverbindlich bleibt, gibt es Menschen wie Bernhard Lange. Der leitet den Bereich Windparkplanung und -betrieb beim Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik und sagt: „Wind ist natürlich einer der ersten Parameter, die in der Windpark-Planung abgefragt werden und zwar sehr viel genauer, als zum Beispiel in der gängigen Beaufort-Skala“. Die klassifiziert den Wind nach dessen Geschwindigkeiten; bei Beaufort 6 weht er zum Beispiel zwischen 10,8 und 13,8 Metern pro Sekunde schnell, bei Beaufort 12 („Orkan“) mit über 32,7 Metern pro Sekunde.

„Wir hingegen streben eine Genauigkeit von 0,1 Metern pro Sekunde an“, sagt Lange, „weil hier jeder Zehntelmeter auch in die Finanzierung und in den Ertrag – also in die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung – mit hineinspielt“. Will sagen: Wer schon in der Planung ungenau rechnet, dem geht auf hoher See spätestens beim Betrieb die Luft aus.

Überhaupt, so Lange, habe der Offshore-Wind schon seine ganz eigenen Besonderheiten, müsse zum Beispiel nicht nur in Nabenhöhe berechnet werden, sondern auch über die gesamte Rotorfläche. Schwierig, wenn er bei so genannten stabilen Schichtungen oben weit stärker weht als unten, oder sich gerne auch mal über die Rotorflächen dreht.

Lässt sich also überhaupt eine valide Windprognose abgeben, die alle Eventualitäten einbezieht und im Idealfall die Lebenszeit eines Windparks komplett abdeckt? „Natürlich können wir nicht vorhersagen, dass Ende Mai 2019 ein Orkan über die Nordsee hinwegfegt“, so Lange. „Aber wir können zum Beispiel den 50-Jahres-Extremwind berechnen, Werte also, die direkt in das Anlagendesign einfließen.“ Man könnte auch sagen: Einfach vom Schlimmsten ausgehen, dann kann schon nicht so viel passieren.

Schiffe können bei einem aufziehenden Orkan den nächsten Hafen ansteuern, eine Windkraftanlage kann nichts anderes tun, als stehen zu bleiben und in den Wind zu schauen. Und sie macht das ganz gut: „Sobald die Windgeschwindigkeit einen bestimmten Grenzwert übersteigt, schalten sich die Anlagen automatisch ab“, sagt Anne Zandberg, Schichtleiter der RWE-Betriebsstation im Südhafen von Helgoland.

Von hier aus wird der Betrieb des Windparks „Nordsee Ost“ rund 35 Kilometer nördlich von Helgoland gesteuert und überwacht. „Und wenn der Wind wieder abnimmt, dann springen auch die Anlagen wieder an“, so Zandberg weiter. Klingt einfach, muss aber im Hintergrund genau organisiert werden.

In der Betriebsstation erhalten die Mitarbeiter viermal täglich einen detaillierten Wetterbericht für die deutsche Bucht und den Windpark Nordsee Ost. So finden sie heraus, ob dem Windpark durch extreme Stürme eine Gefahr droht.

Stürme und Orkane sind gut planbar

Von der Betriebsstation aus, einem eher nüchternen Raum mit einen guten Dutzend großer und kleiner Monitore, auf denen es mehr oder weniger bunt leuchtet, wird eng und in Echtzeit mit Marinekoordinatoren wie Eric Frielinghaus zusammengearbeitet.

Frielinghaus ist ein nautischer Offizier mit einem ganz besonderen Blick fürs Wetter: Von StormGeo, einem auf die Lieferung von Wetterdaten spezialisierten Unternehmen mit Hauptsitz im norwegischen Bergen, bekommt Frielinghaus viermal täglich einen detaillierten Wetterbericht für die deutsche Bucht und insbesondere für den Windpark „Nordsee Ost“. Ein Bericht, der eine Voraussage bis zu zehn Tage zulässt: „Aber klar, je größer der zeitliche Abstand wird, umso ungenauer wird die Vorhersage“, sagt er.

Dennoch seien gerade Stürme oder Orkane rund eine Woche vorher gut planbar. Heißt: Drei Tage, bevor der Orkan über die Rotorspitzen fegen wird, trifft die Marinekoordination gemeinsam mit der Betriebsstation die entsprechenden Maßnahmen. Die Anlagen werden in sichere Positionen gebracht, lose Teile zum Basishafen transportiert. Dann wird die Anlage abgeschlossen und sich quasi selbst überlassen, sagt Frielinghaus. „Ist der Sturm vorübergezogen, begutachten wir gemeinsam mit unseren Arbeitssicherheitsingenieuren die Anlagen – nur für den Fall der Fälle“, so der Marinekoordinator.

Apropos Fall der Fälle: Was die Versorgung mit der Windernte angeht, also das Einspeisen des Stroms ins Netz – da kann auch ein Orkan noch so heftig wehen und die Betreiber noch so oft zum Stillstand zwingen: „Sobald uns eine Sturmwarnung erreicht, geben wir das den Netzbetreibern frühzeitig bekannt, wann die Windgeschwindigkeit so hoch sein wird, dass wir nicht mehr einspeisen können“, so Anne Zandberg von der RWE-Betriebsstation.

Dazu muss das Einspeisemanagement der Netzbetreiber den Zustand des oftmals ausbaufähigen Netzes berücksichtigen, und dies bereits bei Starkwinden, wenn die Windkraftanlagen ihre Maximalleistung erbringen: „Konkret werden die am Einspeisemanagement teilnehmenden Anlagen bei einer Überlastung des Netzes in einer Netzregion durch ein Reduktionssignal zur Absenkung ihrer Einspeiseleistung aufgefordert“, heißt es beispielsweise seitens des Übertragungsnetzbetreibers Tennet.

Sobald die kritische Netzsituation beendet ist, zeigt ein Signal den Anlagen dann an, dass die Einspeisung wieder in vollem Umfang möglich ist. Für entsprechende Reaktionen und Reserven wird also früh genug gesorgt - ganz egal, wie stark der Wind weht.

Ricarda Schuller
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