Je größer desto effizienter

150 Meter über dem Hafen von Rotterdam dreht sich die Nabe des 220-Meter-Rotors der größten Windkraftanlage der Welt: Bis zu zwölf Megawatt (MW) Strom kann sie erzeugen. Doch schon bald könnte sie die Krone an eine 15- oder gar 20-MW-Anlage abgeben. Denn es ist nicht nur eine Prestigefrage für Windradbauer, wenn in diesen Maßstäben gedacht und geplant wird. Es gibt auch einen praktischen Nutzen:  Große Anlagen sind effizienter als kleine.

Ein Forscherteam vom Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) in Kalifornien hat errechnet, dass neben den Stromgestehungskosten auch Übertragungs-, Netzstabilisierungs- und Kapitalkosten mit zunehmender Anlagengröße sinken können.

Anlagengröße schon lange im Fokus

Wichtig ist aber, dass es bei der Effizienz einer Windkraftanlage nicht allein auf die Leistungsfähigkeit des Generators ankommt. Schließlich kann der nicht mehr Energie ins Netz einspeisen, als die Rotorblätter einfangen und die Drehung des Rotors ihm liefert. Mitentscheidend ist also die durchschnittliche „spezifische Flächenleistung“, also das Verhältnis von Generatorleistung in Watt (W) und Rotorfläche in Quadratmetern (m²).

In den USA ist sie der Berkeley-Studie zufolge heute nur noch etwa halb so groß wie in den 80er-Jahren. Das heißt: Die Rotorfläche hat sich im Vergleich zur Nennleistung verdoppelt. Dadurch lässt sich auch mit vergleichsweise leichten Brisen Strom erzeugen. Außerdem hat man die Höhe der Türme vervielfacht, um die Turbinen kräftigeren und konstanteren Winden auszusetzen und eine kontinuierlichere Einspeisung zu erzielen.

Konstanz wichtiger als Maximalleistung

Die operativen und betriebswirtschaftlichen Vorteile großer Windenergieanlagen liegen auf der Hand: Eine größere Ausbeute bedeutet mehr Einnahmen bei vergleichsweise geringen Mehrkosten. Hinzu kommt: Je konstanter Windstrom fließt, umso besser sind nicht nur die Anlagen, sondern auch die Netze ausgelastet und umso weniger müssen die Netzbetreiber eingreifen, um Differenzen zwischen Einspeisung und Verbrauch auszugleichen. Hohe Türme und große Rotoren gepaart mit einem vergleichsweise kleinen Generator erzeugen so vielerorts in den USA konstantere Stromflüsse.

Durch die begrenzte Leistung gehen zwar Erzeugungsspitzen verloren. Doch genau sie sind es, die die Übertragungskosten in die Höhe schnellen lassen, weil die Netzanbindung der Anlage und auch das Übertragungsnetz selbst auf die Maximalleistung ausgerichtet sein müssen. Das Plus an Einspeisung, so ist das Ergebnis zu verstehen, kann aber die Mehrkosten des Netzausbaus nur selten kompensieren, sodass oft eine etwas kleinere spezifische Flächenleistung die wirtschaftlichere Wahl sind.

Ausgehend von den derzeit installierten Windkraftanlagen ließen sich im Modell der Forscher die Übertragungskosten pro Megawattstunde um ein sattes Viertel senken – zum finanziellen Vorteil der Anlagen- und der Netzbetreiber. Diese würden zusätzlich noch einige Cent pro Megawattstunde bei der Netzregulierung sparen. Investoren wiederum könnten günstigere Kreditkonditionen erhalten – zumindest dann, argumentieren die Studienautoren, wenn Geldgeber die höhere Einspeisesicherheit erkennen. Insgesamt sehen die Forscher eine potenzielle Kostensenkung von zehn bis 15 Prozent. Auch wenn nicht in jedem Fall das oberste Ziel ist, die Gestehungskosten zu minimieren, dürften die Studienergebnisse gerade bei Stromerzeugern an Märkten mit niedrigen Marktarifen auf Interesse stoßen.