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Erneuerbare Energien: Schwankende Winde effizient nutzen

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Erneuerbare Energien: Schwankende Winde effizient nutzen
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Von Jeremy Wilks  & Sabine Sans

Wenn Europa seine Klimaziele erreichen will, muss es bis 2030 eine neue Windenergiekapazität von 291 Gigawatt (GW) installieren. Was die Windenergieerzeugung betrifft, so verfügt Spanien beispielsweise über eine derzeitige Kapazität von 28 Gigawatt und muss bis 2030 50 GW erreichen, um die Klimaziele zu erreichen. Die Solarkapazität in Spanien muss von heute 15 auf 39 Gigawatt bis 2030 steigen. 2019 erreichte Spanien seinen derzeitigen Rekord, als 76 % des Strombedarfs durch Windenergie gedeckt wurden.

In der folgenden Reportage werden unter anderem drei neue Turbinen im Parque Eólico El Puntal in der Nähe des Dorfes Sierra de Yeguas in der spanischen Region Málaga vorgestellt. Diese Turbinen haben einen Durchmesser von 145 Metern und eine Nennleistung von jeweils 5 Megawatt, was für eine an Land gebaute Windkraftanlage sehr groß ist. Sie werden in Spanien von Siemens Gamesa hergestellt. Die zentrale Säule ist aus Stahl, die Flügel sind aus Glasfaser gefertigt. Sie sollen zu über 90 % recycelbar sein. Sie werden Strom für 12.000 Haushalte und so viel Energie wie 14 ältere Windkraftanlagen erzeugen. Der Hauptgrund für die Effizienzsteigerung ist ein verbessertes Getriebe in der Gondel und ein besseres Design der Flügel.

Ein guter Bauplatz für Windturbinen ist der Parque Eólico Martín de la Jara in der Nähe der Stadt Martín de la Jara in der Region Sevilla.

Das Iberdrola Betriebszentrum für erneuerbare Energien verwaltet 284 Windparks und 16 Solarparks in 11 Ländern. Insgesamt werden von diesem Standort aus 6802 Windkraftanlagen gewartet und betrieben.

Zunehmende Windschwankungen

Im vergangenen Jahr waren die Winde in einigen Teilen Europas auf einem historischen Tiefstand und in anderen ungewöhnlich stark - wie geht die Branche der erneuerbaren Energien mit den zunehmenden Schwankungen um? 

"Diese Windvariabilität gibt es auf der gesamten Zeitskala - Minuten, Sekunden, Tage, Jahre, Jahreszeiten."
Iván Yuste
Abteilungsleiter Energiequellen Iberdrola

Unsere Reportage kommt aus einem Windpark in Spanien und zeigt, wie die Branche der erneuerbaren Energien mit den zunehmenden Windschwankungen umgeht.

Aktuelle Klimadaten des Copernicus Climate Change

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Die weltweiten Temperaturen lagen weltweit 0,3 Grad Celsius über dem Durchschnitt von 1991 bis 2020.Euronews

Die neuesten Daten des Copernicus Climate Change Service zeigen, dass die Temperaturen weltweit 0,3 Grad Celsius über dem Durchschnitt von 1991 bis 2020 lagen, der April war der sechst wärmste seit Beginn der Aufzeichnungen.

Quelle: Copernicus Climate Change Service erstellt vom ECMWF
TEMPERATURANOMALIE APRIL, Referenzzeitraum 1991-2020Quelle: Copernicus Climate Change Service erstellt vom ECMWF

Im Allgemeinen lagen die Temperaturen in ganz Europa nahe dem Durchschnitt. Hervorstechende Werte im April waren die überdurchschnittlichen Temperaturen von Nordostafrika über den Mittleren Osten bis nach Pakistan und Indien. Im Nordwesten Indiens und in Pakistan wurde der wärmste April seit Beginn der Aufzeichnungen verzeichnet, mit Tageshöchstwerten von bis zu 49 Grad. Auch in Ägypten und im Sudan kam es zu einer Hitzewelle.

Quelle: Copernicus Climate Change Service erstellt vom ECMWF
NIEDERSCHLAGSANOMALIE APRIL 2022, Referenzzeitraum 1991-2020.Quelle: Copernicus Climate Change Service erstellt vom ECMWF

Die Karte der Niederschlagsanomalien in Europa zeigt, dass auf den trockenen Winter in Spanien überdurchschnittliche Niederschläge im Osten des Landes folgten. In Großbritannien und in Italien hingegen fielen im vergangenen Monat weniger Niederschläge als im Durchschnitt.

In unserer Reportage geht es darum, wie die Windenergiebranche mit den zunehmenden Windschwankungen umgeht. 

Quelle: Copernicus Climate Change Service, erstellt vom ECMWF
WINDGESCHWINDIGKEITSANOMALIEN 2021, Bezugszeitraum 1991-2020.Quelle: Copernicus Climate Change Service, erstellt vom ECMWF

Die Copernicus-Daten für 2021 zeigen, dass im vergangenen Jahr in den dunkelblau hervorgehobenen Gebieten Nordwesteuropas einige der niedrigsten durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten seit 1979 verzeichnet wurden, während im östlichen Mittelmeerraum die Winde 2021 weit über dem Durchschnitt lagen.

Wie geht man mit dieser Variabilität zu verschiedenen Zeiten und an verschiedenen Orten um? Das haben wir uns im spanischen Andalusien angesehen: Windenergieexperten verbringen Jahre damit, die Windverhältnisse an verschiedenen Standorten zu beobachten, bevor sie die besten auswählen - wie diesen Hang am Ende eines langen Tals. Sobald die Turbinen in Betrieb sind, passen sie sich im Minutentakt den Windverhältnissen an.

"Die Gondel der Windturbinen ist ständig nach den vorherrschenden Winden ausgerichtet, die Flügel sind so positioniert, dass die Energieerzeugung maximiert wird", erklärt Iván Yuste, Abteilungsleiter Energiequellen bei Iberdrola.

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Iván Yuste, Abteilungsleiter Energiequellen bei Iberdrolaeuronews

Wissenschaftler erwarten, dass in den 20 Jahren Betriebszeit der Turbinen, die Windgeschwindigkeiten in Europa aufgrund des Klimawandels wechselhafter werden. Darüber ist sich diese wachsende Industrie im Klaren:

"Es stimmt, dass die Windvariabilität in den vergangenen Jahren zugenommen hat, was möglicherweise auf Phänomene wie den Klimawandel zurückzuführen ist", so Iván Yuste. "Wir als Entwickler können Windparks und Windturbinen in einem optimalen Zustand halten, damit sie verfügbar sind, wenn der Wind an den Standorten weht. "

284 Windparks weltweit

Das Team in Toledo verwaltet 284 Windparks weltweit und sorgt anhand von Wetter- und Klimadaten dafür, dass die Turbinen mit den besten Windverhältnissen Strom produzieren. Dort wo kein Wind weht, werden sie für die Wartung programmiert. In Zukunft werden auch andere erneuerbare Energiequellen einbezogen, um Schwankungen besser ausgleichen zu können:

"Heutzutage ist die Fotovoltaik eine alternative Energiequelle an Tagen, an denen kein Wind weht", sagt Gustavo Moreno, Leiter des Betriebszentrums für erneuerbare Energien bei Iberdrola. "Im Sommer gibt es in der Regel sonnige Tage. Das sind die Perioden, an denen Sonnenenergie einen wichtigen Teil des Energiebedarfs deckt. Es ist wichtig, das andere Energiearten zur Verfügung stehen, wenn es keinen Wind gibt."

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Gustavo Moreno, Leiter des Betriebszentrums für erneuerbare Energien bei Iberdrolaeuronews

Ein weiteres Instrument zur Bewältigung der Schwankungen ist die Effizienz. Diese neuen 5-Megawatt-Turbinen sind die größten und leistungsstärksten in Spanien. Sie können auch bei schwächerem Wind betrieben werden. Drei davon erzeugen die gleiche Leistung wie 14 ältere Windturbinen. 

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Alejandro Arranz, Projektmanager bei Iberdrolaeuronews

Alejandro Arranz, Projektmanager, Iberdrola: "Diese Turbinen nutzen den Wind besser aus. Sie sind höher gelegen, so dass die überstrichene Fläche größer ist. Wir sprechen hier von 16.000 Quadratmetern überstrichener Fläche: Das macht die Turbinen leistungsfähiger und wir erhalten mit weniger Turbinen die gleiche oder mehr Leistung als vorher."