Windangebot
Langjähriges Windangebot
Die Stromproduktion einer Windenergieanlage ist in einem Wintermonat zwei- bis dreimal höher als in einem Sommermonat. Ursache dafür sind unterschiedlich starke Windströmungen infolge von Änderungen der Großwetterlagen über die Jahreszeiten. Aber auch das Windangebot in einzelnen Jahren oder über längere Zeiträume unterliegt natürlichen Schwankungen.
Windindex
Zur Einordnung des Windangebotes eines Betriebsjahres in das langjährige Wettergeschehen werden Windindices eingesetzt. Üblicherweise wird dabei auf den von der Ingenieur-Werkstatt Energietechnik (IWET) herausgegebenen Windindex zurückgegriffen. Beim IWET-Windindex handelt es sich um einen Produktionsindex für Windenergieanlagen. Im Vergleich zu Windmessindices wird bei einem Produktionsindex mit Stromproduktionen von Windenergieanlagen gearbeitet. Da die Stromproduktion überproportional zur Windgeschwindigkeit zunimmt, sind Produktionsindices zur Einschätzung des für Windenergieanlagen relevanten Wettergeschehens besser geeignet, als die in der Meteorologie üblichen Windindices auf der Basis von mittleren Windgeschwindigkeiten. Der IWET-Windindex wird gebildet, indem der Jahresenergieertrag von Windenergieanlagen in einer Region zu den langjährigen mittleren Jahresenergieerträgen dieser Anlagen ins Verhältnis gesetzt wird. Mit dem IWET-Windindex kann aus einem ein- bis zweijährigen Betriebszeitraum einer Windenergieanlage der langjährig zu erwartende Energieertrag mit verhältnismäßig hoher Genauigkeit prognostiziert werden.
Windindex Regionen
Je nach geographischer Region können die Energieerträge von Windenergieanlagen in einem Betriebsjahr sehr unterschiedlich ausfallen. So können beispielsweise in einem Jahr die Energieerträge ein deutliches Nord-Süd-Gefälle aufweisen, während in einem anderen Jahr die Anlagen unabhängig von der Region den gleichen Prozentwert des langjährigen regionalen Mittels erreichen.
Beim IWET-Windindex werden regionale Unterschiede in einzelnen Jahren berücksichtigt, indem das Gebiet der Bundesrepublik Deutschland in 25 Regionen unterteilt wird. Die Regionen wurden aufgrund der Landschaftsstruktur und meteorologischer Erfahrungen sowie mit Blick auf die Anzahl der berücksichtigten Anlagen festgelegt. Windindex-Regionen verbessern die Genauigkeit des Prognoseverfahrens deutlich.
Langzeitbezug des Windindex
Seit Ende der achtziger Jahre erfasste die Ingenieur-Werkstatt Energietechnik die Stromproduktion von Windenergieanlagen und koppelte diese an einen bereits seit längerem geführten Produktionsindex der Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein an. Darüber hinaus wurde ein dänischer Produktionsindex für Windenergieanlagen herangezogen, um die Betriebsergebnisse in Deutschland einzuordnen. Bei dem im Jahr 2003 eingeführten IWET-Windindex (Version V03) wurde für die Jahresenergieertragspotenziale der 25 Regionen ein Berechnungszeitraum von 1989 bis 2003 zugrunde gelegt.
Bei dem im Jahr 2006 eingeführten Windindex (Version V06) wurde mit einem umfassenden wissenschaftlichen Ansatz eine Neujustierung des Langzeitbezugs vorgenommen. Die berücksichtigten Forschungsergebnisse und die Berechnungsverfahren werden im Folgenden beschrieben.
Klimaforschung
In den vergangenen einhundert Jahren hat ein weltweiter Temperaturanstieg der Erdatmosphäre von 0,8 Grad Celsius stattgefunden. Klimaforscher können inzwischen nachweisen, dass dieser Anstieg überwiegend anthropogen, also von Menschen verursacht ist. Klimadaten zeigen bislang lediglich eine leichte Tendenz zu extremen Wettersituationen. In Zukunft könnte es vermehrt zu Schwachwindperioden und zu Stürmen kommen. In Bezug auf die Windverhältnisse in Deutschland bieten auch neueste Klimamodelle keinen Anhaltspunkt für zukünftig höhere oder niedrigere Energieertragspotentiale von Windenergieanlagen.
Meteorologie
Zur Überprüfung des Windindexes wurden von der Ingenieur-Werkstatt Energietechnik langjährige Windmessreihen herangezogen. Es handelt sich dabei um Daten von 21 Windmessstationen des World-Wind-Atlasses (WWA), die seit 1950 in einer Höhe von 50 Metern über Grund erhoben werden. Diese Winddaten wurden mit der typischen Leistungskennlinie einer Windenergieanlage in Stromertragsdaten umgewandelt und daraus ein WWA-Index ermittelt. Um einen Eindruck der Variabilität von Jahresenergiepotenzialen zu ermöglichen, werden im folgenden Diagramm der WWA-Index von 1950 bis 2004 und der IWET-Windindex der Region 15 von 1996 bis 2008 dargestellt. Die leichten Abweichungen der beiden Indices in den überlappenden Jahren sind auf die unterschiedlichen Mess- und Berechnungsverfahren zurückzuführen. Dem Verlauf des zwanzigjährigen Mittelwertes ist zu entnehmen, dass er mit geringen Abweichungen dem langjährigen Mittelwert von 1950 bis 2005 entspricht.
Eine Analyse der Windmessdaten hat ergeben, dass es in der Vergangenheit relativ häufig zu mehrjährigen unter- und überdurchschnittlichen Windperioden gekommen ist. Eine signifikante Veränderung des langjährigen Windenergiepotenzials liegt jedoch nicht vor. Die Analyse des geostrophischen Windes (Wind in großer Höhe) ergaben ebenfalls keine Hinweise auf einen langfristigen Trend im Windenergiepotenzial. Auf den geostrophischen Wind können Meteorologen durch Auswertung von großräumigen Luftdruckunterschieden schließen. Entsprechende Barometerdaten reichen bis in das Jahr 1879 zurück.
Neubewertung der Datengrundlage
Die Ingenieur-Werkstatt Energietechnik hat die Betriebsergebnisse der berücksichtigten Windenergieanlagen in den 25 Regionen erneut ausgewertet, um den Windindex neu zu justieren. Durch eine Reihe von Berechnungsalternativen konnte der Windindex optimiert werden. Der Windindex V06 bildet nun das Wettergeschehen noch besser ab.
Festlegung des Langzeitbezugs
Als Langzeitbezug des IWET-Windindex V06 wird das mittlere Energieertragspotenzial der Jahre 1976 bis 2006 herangezogen. Ein auf dreißig Jahre verlängerter Berechnungszeitraum steht in einer sinnvollen Relation zu möglichen Betriebslaufzeiten von Windenergieanlagen. Die Stabilisierung des Langzeitbezuges erhöht die kaufmännische Planbarkeit von bestehenden und zukünftigen Windenergieprojekten. Dennoch ist der Langzeitbezug in der Lage, auf langfristige Veränderungen des Windgeschehens zu reagieren.
Windindex von 1950 bis 2008
Zusammenfassung
Für Windenergiefonds ist es wichtig, dass das tatsächliche Windangebot über den Zeitraum der wirtschaftlichen Prognose im Rahmen der Erwartungen liegt. In den vergangenen Jahren wurde die wissenschaftliche Untersuchung des langjährigen Windangebots intensiviert. Hintergrund für diese weitergehenden Untersuchungen waren insbesondere eine Reihe unterdurchschnittlicher Windjahre im letzten Jahrzehnt.Als Ergebnis lässt sich festhalten, dass das langjährige Windangebot auf einem stabilen Niveau liegt. Es gibt keine wissenschaftlichen Belege für eine Veränderung des langjährigen Angebotsniveaus.
Der IWET-Windindex ist ein geeignetes Instrument zum Abgleich von Energieertragsgutachten mit Erträgen benachbarter Windenergieanlagen. Darüber hinaus kann er zur Überprüfung von Ertragsprognosen auf der Grundlage erster Betriebsergebnisse verwendet werden. Die langfristig zu erwartende Stromproduktion kann bereits nach wenigen Betriebsjahren zuverlässig abgeschätzt und mit der Prospektprognose verglichen werden.
