KI: Durch Künstliche Intelligenz mehr Auftrieb für die Windenergie

Die Klimaschutzziele des neuen Klimaschutzministers Robert Habeck (Grüne) sind hoch gesteckt: bis 2030 soll 80 Prozent des deutschen Strombedarfs durch Erneuerbare Energien gedeckt werden, wir berichteten. Daraus abgeleitet ist laut der Eröffnungsbilanz Klimaschutz  bis 2030 eine installierte Leistung von über 100 GW Windenergie an Land nötig. Bezieht man auch den Rückbau älterer Anlagen in den nächsten Jahren ein, handelt es sich dabei um mehr als eine Verdopplung der derzeit installierten Leistung, so Habeck. Um das zu ermöglichen, soll es ein neues Wind-an-Land-Gesetz geben. Damit sollen kurzfristige Flächenpotenziale für Wind an Land erschlossen und der Ausbauprozess beschleunigt werden. Konkrete Maßnahmen sind beispielsweise das Ziel von zwei Prozent der Landesflächen für die Windenergie an Land gesetzlich verankern. Eine wichtige Rolle könnten bei diesem Ziel Künstliche Intelligenz (KI) spielen.

Bis dahin ist jedoch noch ein weiter Weg. Laut der diese Woche vorgestellten Bilanz, waren Erneuerbare Energien am Bruttostromverbrauch im Jahr 2021 nur mit gut 42 Prozent beteiligt. Und der Trend geht laut Habeck aktuell auch noch in die falsche Richtung: Im Jahr 2021 sei der Beitrag der Erneuerbaren Energien zum Stromverbrauch erstmals seit dem Jahr 2000 sowohl absolut als auch relativ gesunken. Eine Hauptursache hierfür sieht der Bundesminister in dem fehlenden Zubau bei den Erneuerbaren Energien, kombiniert mit steigendem Stromverbrauch und einem unterdurchschnittlichen Windangebot. So wurde laut den ausgegebenen Daten in den letzten 3 Jahren im Schnitt nur rund ein Gigawatt Wind an Land pro Jahr zugebaut, ein Tiefstand seit mehr als zehn Jahren. Bei Wind auf See sieht es sogar noch schlechter aus. Dort ist der Ausbau komplett zum Erliegen gekommen: Im Jahr 2021 ist kein einziges neues Offshore-Windrad ans Netz angeschlossen worden – ein Tiefstand seit Beginn der Offshore-Ära 2012, so der Bericht.

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Weniger Windenergie aus Nordsee

Wie wichtig jedoch gerade diese Offshore Windräder sind, betonte der Geschäftsführer des Netzbetreibers Tennet, Tim Meyerjürgens jüngst in einer Pressemeldung anlässlich der Jahresbilanz zu den Offshore-Windkraftwerken des Unternehmens. Der auf See gewonnene Strom zeige sich als „stabilisierender Faktor in windschwachen Jahren“, so Meyerjürgens. „Offshore generieren wir im Durchschnitt rund doppelt so viele Volllaststunden wie onshore und können somit Flauten an Land teilweise kompensieren.“ Und dies, obwohl in diesem Jahr die Windkraftwerke in der Nordsee 2021 flautebedingt erstmals deutlich weniger Strom geliefert hätten, als im Jahr zuvor. Laut der Pressemitteilung sank die von Tennet von der deutschen Nordsee übertragene Windenergie 2021 insgesamt um knapp 11 Prozent auf rund 20,3 Terawattstunden (TWh). Dennoch könne damit, laut Tennet, rein rechnerisch der Jahresbedarf von mehr als sechs Millionen Haushalten mit grüner Energie gedeckt werden. Von Windenergieanlagen in der Ostsee, die zum Netzgebiet von des Betreibers 50Hertz gehören, kamen laut der Mitteilung auf 3,7 TWh. Damit lagen sie gut 10 Prozent niedriger als ein Jahr zuvor, sodass der gesamte Offshore-Ertrag Deutschlands in diesem Zeitraum bei 24 Terawattstunden lag, so Tennet.

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Klagen verhindern Ausbau

Trotz dieses Potentials herrscht beim Ausbau der Windkraft, wie bereits angesprochen, eine Flaute. Gründe für diese Ausgangslage sind in den verschiedenen Problemen zu suchen, welche der Windkraftindustrie begegnen.  Die populärsten davon sind unter anderem die Mindestabstände in etlichen Bundesländern sowie genehmigungsrechtliche Hindernisse. Zudem werden viele Windenergie-Ausbauprojekte durch Klagen aus der Bevölkerung verzögert oder gar gestoppt. Alleine der Naturschutzbund Deutschland klagte zwischen 2010 und 2019 gegen 45 Windkraftanlagen. Die Begründung: Artenschutz und Fehlplanung. 

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KI zur Beschleunigung des Ausbaus

Um diese Klagen zukünftig zu vermeiden und Windausbau-Projekte somit erfolgreicher zu machen, wird nun an intelligenten Lösungen geforscht. Welche Flächen eignen sich für das Repowering oder den Neubau von Windenergieanlagen? Wo gibt es nicht nur ausreichend Platz, sondern auch genug Wohlwollen in der Bevölkerung, damit lokale Windenergie-Ausbauprojekte Erfolg haben können? Diese Fragen will ein Konsortium aus Wissenschaft und Wirtschaft im Forschungsprojekt „WindGISKI“ beantworten. Dazu entwickeln sie ein Geoinformationssystem, das mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz die Erfolgsaussichten von Ausbauprojekten vorhersagen soll. Bei der Prognose werden nicht nur harte Faktoren berücksichtigt, etwa der Abstand zu Siedlungen oder das Windvorkommen, sondern es fließen auch umfangreiche demografische und soziologische Faktoren in die Bewertung ein, so eine Pressemeldung des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH). Dazu gehören beispielsweise die politische Ausrichtung in der Region, das Durchschnittsalter, der Bildungsgrad und vieles mehr. Auch die Anzahl der bisherigen Windenergieanlagen würde berücksichtigt werden. Als Grundlage dienen, laut den Wissenschaftler:innen, Daten von vergangenen Windenergie-Ausbauprojekten.

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Machbarkeitsstudie geht von großem Potential aus

Laut einer Machbarkeitsstudie des IPH und die Nefino GmbH im Sommer und Herbst 2020 könnte darin viel Potential liegen. So würde beispielsweise in Regionen, in denen bereits einige Windkraftanlagen vorhanden sind, die Bevölkerung grundsätzlich aufgeschlossener für weitere Bauprojekte sein. Würden es allerdings zu viele werden, stiege die Wahrscheinlichkeit für Widerstand. Regionen mit einem hohen Anteil von umweltbewussten Bürger:innen würden laut der Studie Windkraftanlagen in der Regel offener gegenüberstehen, doch auch hier könne Widerstand wachsen, wenn beispielsweise Artenschutz-Bedenken eine Rolle spielen.

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Laut den Forschenden wird mit diesen Informationen die Künstliche Intelligenz angelernt, bis sie die Erfolgsaussichten und die Realisierungsdauer nachbilden kann. Im Anschluss soll sie Zukunftsprognosen abgeben können und die Realisierungswahrscheinlichkeit von Windenergie-Projekten für Potenzialflächen jeder Region in Deutschland vorhersagen – so das Ziel der Wissenschaftler:innen. Damit soll es nicht nur möglich werden vielversprechende Flächen für zukünftige Windenergie-Projekte zu identifizieren, sondern auch herauszufinden, welche Hindernisse andernorts den Ausbau bremsen und wie sich diese Hürden beseitigen lassen. Laut den Forschenden träge dann beides dazu bei, den Ausbau der Windenergie in Deutschland zu beschleunigen. 

Das mit insgesamt zwei Millionen Euro geförderte Verbundprojekt ist am 1. Dezember 2021 gestartet und hat eine Laufzeit von drei Jahren, so die Angaben des IPH.