IEA Technology Roadmap Windenergie (2009)

Technologiebeschreibung

2008 wurden Windkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von mehr als 27 GW installiert, wodurch die weltweite, kumulierte Kapazität bei 121 GW lag. Seit 2000 verzeichnet die Windenergie einen jährlichen Zuwachs von 30% bezogen auf die installierte Leistung. Wichtige Windenergienationen sind derzeit die Vereinigten Staaten, Deutschland, Spanien, China und Indien (gemessen an der installierten Gesamtkapazität).

Die derzeit dominierende Bauweise von Windturbinen umfasst drei Rotorblätter, welche an einer horizontal angeordneten Nabe befestigt sind. An die Nabe ist eine Welle angeschlossen, die gegebenenfalls über ein Getriebe den Generator antreibt. Zur Leistungssteuerung werden die Anstellwinkel der Rotorblätter je nach momentaner Windgeschwindigkeit reguliert (Pitch-Regelung).

Entwicklungspotential

Wie groß der Anteil der Windenergie im zukünftigen Energiemix sein wird, wird oftmals sehr unterschiedlich prognostiziert. Die Windkraftindustrie selbst (Global Wind Energy Council - GWEC) sieht das mögliche Ausbaupotential deutlich höher als die Internationale Energieagentur ( Das BLUE Map Szenario ). Dies liegt in den unterschiedlichen Zielsetzungen bei der Erstellung der Prognosen begründet. Einerseits wird das ökologisch sinnvolle und ökonomisch vertretbare Potential abgebildet. Andererseits werden Studien mit einem definierten Ziel an treibhauswirksamen Emissionen durchgeführt, wodurch eine Deckelung des tatsächlich möglichen Potentials die Folge ist. Eine Gegenüberstellung der beiden Ansätze ist in Abbildung 1 dargestellt.

In naher Zukunft wird Europa den größten Anteil am Windenergieausbau behalten, wobei der Großteil der neu errichteten Windkraftanlagen onshore installiert werden wird. Offshore-Anlagen werden in Regionen genutzt werden, in denen windgünstige Lagen an Land rar sind, wie zum Beispiel in Nordeuropa. China wird bis 2050 die größten Kapazitäten aufgebaut haben, während ab 2030 in Europa nur noch ein sehr geringer Ausbau stattfinden wird. Indien, Afrika der Mittlere Osten werden gemeinsam nur einen geringen Anteil an der weltweit generierten Windkraft haben. Die diesbezüglichen Ergebnisse des BLUE Map Scenarios sind in Abbildung 2 dargestellt.

Die Entwicklung hin zu größeren Windkraftanlagen führte zu einer Reduktion der spezifischen Investitions- und Betriebskosten. Durch weitere Materialforschung werden größere Rotordurchmesser und damit höhere Anlagenleistungen ermöglicht, was zu weiteren Kostenreduktionen führen wird. Allein für die Betriebs- und Instandhaltungskosten werden bis 2030 Reduktionen von 17% für Onshore-Anlagen und 25% für Offshore-Anlagen erwarten. Bis 2050 werden es sogar 23% bzw. 35% sein.

Forschungsmeilensteine

Schwerpunkte in der Weiterentwicklung der Windenergienutzung sind derzeit neben der Optimierung der einzelnen Komponenten die Standardisierung und Katalogisierung von Windmessungen. Diese Analysen sollen Simulationen, Projektierungen und Kurzzeitprognosen im Betrieb unterstützen. Im Offshore-Bereich ist vor allem die Entwicklung von kostengünstigen Fundamenten und wartungsarmen Turbinen relevant.

Quelle

Im Volltext der Roadmap finden sich ein Überblick über den aktuellen Entwicklungsstand, ökologische und ökonomische Betrachtungen sowie detaillierte Aussagen zu Forschungsmeilensteinen und zielführenden Maßnahmen.