Siegfried Heier über knapp 40 Jahre Windenergie

„Windstrom muss das Netz verbessern“

Seit knapp 40 Jahren begleitet er aktiv die Entwicklung der Windenergie in Deutschland. Was sind die Highlights aus dieser Zeit? Was sind künftige Entwicklungsschwerpunkte der Windenergie-Technologie? Und wo wächst der Windenergiemarkt am schnellsten? Das beantwortet Professor Dr. Siegfried Heier im Interview.

Bild: Siegfried HeierSiegfried Heier

Sie begleiten als Wissenschaftler seit fast 40 Jahren die Entwicklung der Windenergie in Deutschland. Was waren die drei größten technischen Durchbrüche in dieser Zeit?
Aus meiner Sicht ragt bei den Highlights die heute deutlich höhere Verfügbarkeit der Anlagen heraus. In den 1980er Jahren lag diese zum Teil noch bei 30 bis 50 Prozent. Gute Anlagen kamen auf bis zu 80 Prozent. Bereits Ende der 1990er Jahre erreichte die Verfügbarkeit die 99-Prozent-Marke oder mehr. Dabei war das wissenschaftliche Mess- und Evaluierungsprogramm sicher einer der Schrittmacher. Dadurch wurden die Hersteller in die Pflicht genommen, die Anlagen sorgfältig zu warten und schnell zu reparieren.

Zweiter Durchbruch ist der großtechnische Übergang von den drehzahlstarren Anlagen – meistens dänisches Konzept genannt – zu den heutigen drehzahlvariabel geführten Windkraftanlagen. Dieses trug entscheidend dazu bei, die Komponenten zu entlasten, die Betriebsgeräusche der Anlagen zu senken und die Erträge zu steigern. War die Windenergienutzung zu Beginn gezwungen, zentrale Komponenten und Technologien – ich denke da an Umrichter, Generatoren, Regelung und Aerodynamik – aus anderen Industriebereichen zu entlehnen, so hat sie es mittlerweile auf diesen Feldern zur Technologieführerschaft gebracht. Die Entwicklung neuer Windkraftanlagen ist heute der Schrittmacher und wirkt in die ursprünglichen Anwendungsbereiche zurück.

Und ein weiteres Highlight?
Als dritter Punkt ist von meiner Seite ganz klar der Übergang zur Multi-Megawattklasse zu nennen. Zwar ist diese auf dem Markt noch nicht vom Erfolg verwöhnt. Sie wirkt aber auf die neue 3-Megawattklasse zurück, die einen großen Boom verzeichnet. Mit großen Rotoren und hohen Türmen erreichen sie im Binnenland 2.500 bis 3.000 Volllaststunden. Damit ist ihre Netzauslastung etwa doppelt so groß wie bei früheren Anlagen.

Wie ein Ingenieur die Energiewende per Datenanalyse verbessert, zeigt unsere Ingenieurgeschichte.

In welchen Regionen Deutschlands wird sich der Zubau an neuen Anlagen im kommenden Jahrzehnt schwerpunktmäßig abspielen?
Durch diese leistungsstarken Binnenlandanlagen erwarte ich besonders in Mittel- und Süddeutschland einen erheblichen Zubau. In den letzten Jahren sind besonders im bayerischen Raum große Projekte an den Start gebracht worden. Natürlich werden auch gute Windstandorte im Norden weiterhin sehr interessant bleiben.

Welche Anlagentypen werden dominieren?
Bei den Anlagentypen hoffe ich, dass die bisherige Vielfalt erhalten bleibt. Damit wird eine verbesserte Anlagentechnik auf breiter Basis möglich. Wir vermeiden dadurch mögliche Sackgassen, wenn beispielsweise durch einen Engpass an Neodym-Werkstoffen auf dem Weltmarkt die Herstellung von Generatoren mit Permanentmagneten Restriktionen unterworfen werden müssten.

In welchen Weltgegenden wird die Windenergie besonders schnell wachsen?
Neben China und den USA zeichnet sind momentan in Indien ein enormer Boom ab. Hier ist allerdings der bisher unzureichende Schutz der Technik vor illegalen Imitationen ein großes Hemmnis. In Südamerika setze ich auf Brasilien und Argentinien. Wenn wir auf den europäischen Kontinent sehen, verfügen Länder wie Großbritannien, Frankreich, die iberische Halbinsel, Italien, Griechenland, Schweden und Norwegen über sehr gute Windverhältnisse. Hier sehe ich große Potenziale.

Wenn wir den Blick auf das nächste Jahrzehnt richten: Welche Schwerpunkte sollten die Forschung und die Branche in Deutschland setzen?
Auch in den kommenden Jahren wird der technische Fortschritt bei den zentralen Komponenten vom Turmbau, über die Aerodynamik bis zu Generatoren und Netztechnik voranschreiten. Neue Konzepte benötigen wir für die Entlastung von Rotorblättern, Türmen und Triebstrang sowie zur Lärmminderung. Auch bei Logistik, Transport und Installation der Anlagen sind noch längst nicht alle Möglichkeiten ausgeschöpft. Wenn wir das Ziel erreichen wollen, dass Windenergieanlagen zur Netzverbesserung beitragen, muss es besonders bei den Konzepten zur Netzeinspeisung weitergehen. Hier gibt es noch große Möglichkeiten, die bisher kaum genutzt werden.

Wo würden Sie da ansetzen?
Neben einer Weiterentwicklung der Umrichtertechnik für alle Spannungsebenen denke ich besonders an dezentrale Einkopplungsmöglichkeiten für Windparks im künftigen Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsnetz. Die bisherige HGÜ-Technik funktioniert nur so, dass der Strom an einem Punkt eingespeist und dann an einem anderen Punkt entnommen wird. Darin unterscheidet sie sich von der Wechselstromtechnik, bei der man überall ein- und auskoppeln kann. Und das ist momentan das große Manko bei der HGÜ-Technik. Die herkömmliche HGÜ-Technik kann das nicht leisten. Aber eine neue HGÜ-Technik mit IGBT-Technologien kann das ermöglichen. Dafür sind allerdings noch einige Vorleistungen und Entwicklungen notwendig, die bisher noch nicht genügend vorangetrieben werden.

Zertifikatslehrgang „Fachingenieur Windenergietechnik VDI“
Seit 2011 ist Prof. Dr. Heier als Referent für den Lehrgang „Fachingenieur Windenergietechnik VDI“ tätig. Hier betreut er das dritte Pflichtmodul zum Thema „Elektrische Systeme, Regelung und Netzintegration“. Teilnehmer des Lehrganges besuchen vier Pflichtmodule, zwei Wahlmodule und erhalten abschließend, mit bestandener Prüfung, den Titel „Fachingenieur Windenergietechnik VDI“. Weitere Infos zum Lehrgang gibt es hier.

Bild: Fraunhofer IRB Verlag buchcover-nutzung-der-windenergie Heier lehrt seit mehr als 35 Jahren als Professor an der Universität Kassel. Er war bis Ende 2010 Vorsitzender des „Wissenschaftlichen Beirates im Bundesverband Windenergie“ und bis 2012 Mitglied im „VDI-Fachausschuss Regenerative Energien“. Zudem ist er Autor des BINE-Fachbuchs Nutzung der Windenergie.

 

 

Dieses Interview ist zuerst bei BINE Informationsdienst erschienen.

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