Großer Forschungsbedarf in der Windenergie

Die Windenergie ist derzeit und in absehbarer Zukunft die wichtigste Quelle für die Produktion von elektrischem Strom in Deutschland. Die Bundesregierung treibt die Elektrifizierung verschiedener Verbrauchssektoren weiter voran. Auf diese Weise kann unter anderem die Dekarbonisierung des Mobilitäts- und des Wärmeversorgungssektors unterstützt werden. Dabei werden der steigende Anteil elektrischer Fahrzeuge und die deutliche Ausweitung des Einsatzes elektrischer Wärmepumpen – neben weiteren Bedarfsentwicklungen – den Strombedarf Deutschlands in Zukunft steigen lassen.

Um die deutschen Energiewende- und Klimaschutzziele zu erreichen, ist ein weiterer umfangreicher Ausbau der Windenergienutzung an Land (onshore) sowie auf See (offshore) unabdingbar. Dafür ist auch die Erschließung zusätzlicher Standorte für Windenergieanlagen notwendig.

Der hohe Windstromanteil im deutschen Energiesystem stellt besondere Anforderungen an Windenergieanlagen beziehungsweise Windparks im Hinblick auf eine hohe Versorgungssicherheit und ihre netzbildenden Eigenschaften. Darüber hinaus hat er einen großen Einfluss auf den Strompreis insgesamt.

Förderfähige Forschungsinhalte in der Windenergie

Die Bandbreite förderfähiger Vorhaben im Bereich der Windenergie umfasst alle Phasen der Lebensdauer von Windenergieanlagen: vom Anlagendesign über die Herstellung, die Errichtung, den Betrieb, den Rückbau bis hin zum Recycling der eingesetzten Materialien. Die Projektziele können dabei sowohl im anlagentechnischen Bereich als auch im Bereich der Regelalgorithmen und Software liegen – beispielsweise bei der Untersuchung verbesserter Betriebsführungsstrategien oder der Überwachung der Anlagenbelastung. Da die Komponenten- und Anlagenzertifizierungen für die Genehmigung und Finanzierung von Windparks eine zentrale Rolle spielen und die dafür notwendigen Untersuchungen häufig aufwändig beziehungsweise langwierig sind, ist die frühzeitige Einbindung von Zertifizierungsstellen in derartige Forschungs- und Entwicklungsprojekte von besonderer Bedeutung.

Eine wichtige Rolle spielt auch die Integration der von Windparks bereitgestellten Energie in das deutsche beziehungsweise europäische Energiesystem. Wichtige Schwerpunkte der Integration elektrischer Energie sind hierbei einerseits netzbildende und netzdienliche Eigenschaften von Windenergieanlagen, andererseits die möglichst gute Verzahnung von Energiebedarf und Energiebereitstellung – auch in Abstimmung mit anderen, ebenfalls Fluktuationen unterliegenden energietechnischen Anlagen wie Photovoltaikanlagen. Aber auch Untersuchungen zur effizienten Integration von durch Windenergieanlagen zur Verfügung gestellter Wärme (Power-to-Heat) oder produziertem Wasserstoff (zum Beispiel über eine direkt gekoppelte Elektrolyse) – unter Umständen in Verbindung mit geeigneten Speichersystemen – stehen im Fokus des Interesses.

Weitere relevante Wind-Forschungsthemen

Die Förderung beschränkt sich nicht auf Innovationen an Windenergieanlagen. Die zur Verfügung gestellten Fördermittel sollen auch dazu verwendet werden, die Windenergienutzung in Deutschland – und gegebenenfalls in Exportmärkten insgesamt – verlässlicher, kostengünstiger und umweltverträglicher zu machen. Deshalb werden auch Innovationen hinsichtlich der Logistik und der Wartung, der Betriebsführung, aber ebenso der Versorgungssicherheit und der Resilienz gegenüber internen und externen Störungen beziehungsweise Angriffen und zur Wiederverwendung und dem Recycling von Anlagenkomponenten unterstützt.

Untersuchungen für ein besseres Verständnis der Windphysik, der Akustik der Windenergienutzung sowie für neue oder speziell angepasste Materialien – insbesondere zur Minimierung des Einsatzes kritischer oder knapper Rohstoffe – spielen ebenfalls eine zentrale Rolle. Dies umfasst auch Arbeiten zur Verbesserung der Standortcharakterisierung für neu zu errichtenden Anlagen sowie die Minimierung von Störwirkungen gegenüber anderen technischen Einrichtungen, sodass die Ko-Nutzung von Flächen ermöglicht beziehungsweise verbessert wird. Auch das Repowering bestehender Standorte ist ein wichtiger Forschungsaspekt zur effizienten Nutzung der für die Windenergienutzung zur Verfügung stehenden Flächen.

Neben den genannten Untersuchungsgegenständen umfasst die Forschungsförderung des BMWK technische Innovationen für den Natur- und Artenschutz im Zusammenhang mit der Windenergienutzung sowie für die gesellschaftliche Akzeptanz. Am Rande können auch Betrachtungen neuer Markt- und Geschäftsmodelle beziehungsweise Formen der Beteiligung eine Rolle spielen.