Produzieren auf engem Raum

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Nachverdichtung - Windparkerweiterungen stellen wegen der Turbulenzen hohe Anforderungen an die Technik. Bei der Entwicklung der 3,5-MW–Plattform hat Eno Energy die Maschinen bewusst auf die Anforderungen im schwierigen Umfeld eines Windparkverbunds ausgelegt.

31. August 2015

Altentreptow ist eine Kleinstadt im Nordosten des Landkreises Mecklenburgische Seenplatte mit rund 6.000 Einwohnern. Im südwestlichen Zipfel des dort angrenzenden Windeignungsgebietes betreibt die Firma Wind MV seit Jahr 2004 eine Windturbine mit 2 MW Leistung. Später wurde das Gebiet nach Süden erweitert, und im Vorjahr entschied sich das Unternehmen dann dazu, dort drei Windenergieanlagen (WEA) der 3-MW-Klasse mit einem Rotordurchmesser von 114m in Nord-Süd-Ausrichtung aufzustellen. Rund 15 Mio. € investiert das Unternehmen in das Projekt, dessen Baubeginn im Herbst erfolgen soll. Die Turbinen liefert Eno Energy. Wind MV entschied sich wegen der geringen Abstandswerte in dem Windpark für das Modell Eno 114, so der Hersteller.

Geringe Nachlaufturbulenzen

Der Grund: Damit die Windenergieanlage sich immer optimal auf die jeweilige Umgebungsturbulenz einstellt, weist das Eno-Rotorblatt laut Hersteller ein anderes Profil auf, als das vieler Konkurrenten in der Klasse bis 4 MW. »Der Trend geht zum schmalen, kostenoptimierten Flügel, wohingegen Eno Energy sein Blatt in erster Linie auf Laufruhe hin ausgelegt hat«, so das Unternehmen in einer Mitteilung. Dadurch gewinnt der Flügel etwas weniger Energie aus der Strömung; der sogenannte Leistungsbeiwert oder Erntefaktor (cp-Wert) beträgt laut Eno bis zu 0,428, das sind etwa 8,8% unterhalb einer vergleichbaren WEA. Im Gegenzug hat das Blatt aber laut Herstellerangaben weniger Nachlaufturbulenzen. Das ermöglicht wiederum eine kompaktere Parkverdichtung.

Denn nicht nur Wind MV will in Altentreptow bauen. Auch andere Betreiber planen den Bau von weiteren WEA. Bei der notwendigen Standsicherheitsuntersuchung für die drei neuen Windturbinen wurden insgesamt 35 bestehende beziehungsweise geplante WEA berücksichtigt. Die Abstände der drei geplanten neuen Anlagen zu den Bestands-WEA lagen in Nebenwindrichtung teilweise unter 3 D und in Hauptwindrichtung teilweise bei unter 3,5 D.

Enge WEA-Abstände

Den niedrigsten Abstand mit circa 250m (2,2 D) in Nebenwindrichtung hat die nördlichste WEA zu den Bestands-WEA vorzuweisen. Diese unter der Norm liegenden Abstandswerte brachten Wind MV ins Grübeln. Denn besonders bei der nördlichsten WEA wäre es durch die geringen Abstände zwar möglich gewesen, erneut eine Turbine des schon 2004 gewählten Herstellers mit einem 114er-Rotor einzusetzen, dies hätte aber massive sektorielle Abschaltungen im zweistelligen Prozentbereich zur Folge gehabt. Die Situation mit der Maschine eines anderen Konkurrenten durchgespielt, erbrachte ähnlich schlechte Werte.

»Mit der Konfiguration von drei Eno 114 auf 127,5m Nabenhöhe ist es nun möglich, dass die nördlichste WEA fast gar kein Sektormanagement, also die Abschaltung und Reduzierung der Anlage bei Wind aus bestimmten Richtungen oder Sektoren, betreiben muss«, so Eno. Die Verluste liegen den Angaben zufolge im Bereich von 2%.

Die Kombination aus maximaler Energieausbeute bei minimalen Abschaltungen überzeugte den Kunden schließlich, seine laufende Genehmigung zu ändern und sich auch vertraglich an Eno zu binden, so das Rostocker Unternehmen. Durch Lieferzeiten von aktuell sechs bis neun Monaten entsteht Wind MV laut Eno trotz Umgenehmigung kein wirtschaftlicher Nachteil. Vier weitere Turbinen des Modells 114 lieferte Eno nach Sachsen-Anhalt zur Erweiterung des Windparks Wansleben am See. Im August waren die Montagearbeiten an der vierten Turbine so gut wie abgeschlossen. Die vier Anlagen erweiterten den Park auf insgesamt 14 WEA.

Weniger Abschaltungen

Die zunächst mit anderen Anlagentypen geplante Windparkerweiterung im Landkreis Mansfeld-Südharz nahe Halle hätte Turbulenzproblematiken wegen der Bestandsanlagen nach sich gezogen. Durch die Eno 114 auf einem Stahlturm mit einer Höhe von 127,5m rückten die Anlagen wegen der größeren Rotorblätter dichter zusammen.

Die turbulenzresistente Auslegung von Tragstruktur und Antriebsstrangkomponenten und eine spezielle Rotorblattaerodynamik führen gleichwohl zu einer Reduktion der im Windpark induzierten Turbulenzen, sodass sich die vier Turbinen laut Eno sowohl untereinander als auch im Windparkverbund sehr gutmütig verhalten und Abschaltungen minimiert werden.

Hohe Verfügbarkeit

So konnten in Wansleben bei einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 6,8m/s auf 127,5m Nabenhöhe bereits eine monatliche Verfügbarkeit von rund 99,5% und eine Produktion von circa 75.000kWh erreicht werden. »Beide Projekte zeigen die Möglichkeiten der neu entwickelten Windenergieanlage auf, die als einzige in ihrem Leistungssegment der Windklasse IEC IIs, einer erweiterten Turbulenzklassifizierung für ein kompakteres Windpark-Layout, zugeordnet ist«, so Eno Energy. Zwar ist das theoretische Flächenpotenzial zur Erzeugung von Windenergie in Deutschland riesig: das Umweltbundesamt hat ein Flächenpotenzial von 13,8% der Landesfläche ermittelt; doch in der Praxis wird die Ausweisung neuer Windeignungsgebiete mittelfristig an ihre Grenzen kommen. Unwirtschaftliche Standorte bei zu niedrigen Windgeschwindigkeiten, zunehmende Akzeptanzproblematiken, politisch motivierte Einführung vergrößerter Abstandsregelungen, Landschaftsbild- und Naturschutzbelange, Radarstörungen und vieles mehr schränken den weiteren Ausbau in der ohnehin dicht besiedelten Bundesrepublik ein. (hd)

Erschienen in Ausgabe: 07/2015