Deutlich niedrigere Schätzungen des Offshore-Windpotenzials Chinas durch farm-skalige räumliche Modellierung und Wake-Effekte

Warum das für saubere Energie wichtig ist

China verfügt über einige der weltweit besten Standorte für Offshore-Windturbinen, und viele Energiepläne gehen davon aus, dass diese windreichen Meere einen großen Anteil der künftigen Stromversorgung des Landes liefern können. Diese Studie stellt eine einfache, aber entscheidende Frage: Wie viel Strom kann wirklich erzeugt werden, wenn man von idealisierten Karten zur unordentlichen Realität tatsächlicher Windparks übergeht? Indem die Autoren genau untersuchen, wie Turbinen angeordnet sind, wie ihre Wakes sich gegenseitig beeinflussen und wie teuer diese Projekte sind, kommen sie zu dem Schluss, dass frühere Erwartungen an Chinas Offshore-Windpotenzial wahrscheinlich zu optimistisch waren.

Über einfache Karten hinausblicken

Die meisten früheren Studien schätzten das Offshore-Windpotenzial, indem sie einzelne Turbinen gleichmäßig über große Seegebiete verteilten und nur grundlegende Regeln zu Wassertiefe, Schutzgebieten und sehr grober Maschinenabstände anwendeten. Dann verwendeten sie oft einen einzigen, groben Abschlag – häufig etwa 10 Prozent –, um Energieverluste darzustellen, die entstehen, wenn Turbinen in den Windschatten, den sogenannten Wakes, anderer Turbinen stehen. In der Realität bauen Entwickler jedoch keine isolierten Turbinen; sie errichten ganze Farms, jede mit eigenem, sorgfältig gestaltetem Layout. Chinas neue Offshore-Projekte verlagern sich zudem weiter vom Ufer und in tiefere Gewässer, was sowohl das technische Design als auch die Kosten verändert. All diese Details beeinflussen, wie viel Strom tatsächlich zu einem erschwinglichen Preis ins Netz eingespeist werden kann.

Windparks aus dem Weltall vermessen

Die Forschenden begannen damit, nahezu alle bestehenden Offshore-Windparks in China mithilfe von Satellitenradarbildern und öffentlichen Projekt-Datenbanken zu kartieren. Sie maßen, wie weit die Turbinen tatsächlich voneinander entfernt sind, sowohl längs als auch quer zur vorherrschenden Windrichtung, und zählten, wie viele Reihen typischerweise verwendet werden. Dabei stellten sie fest, dass die meisten chinesischen Offshore-Windparks drei oder vier Turbinenreihen nutzen, mit einem Abstand von etwa 8–12 Rotordurchmessern entlang des Windes und 3–6 Rotordurchmessern quer dazu. Anhand dieser beobachteten Muster entwarfen sie sechs repräsentative Farm-Layouts unterschiedlicher Größe, statt ein einziges idealisiertes Turbinenraster anzunehmen. Diese realistischen Farms platzierten sie dann in der ausschließlichen Wirtschaftszone Chinas überall dort, wo Wassertiefe, Entfernung zur Küste, Seegang und Schutzgebiete den Bau zuließen.

Die verfügbare Windenergie neu bewerten

Um abzuschätzen, wie viel Strom diese Farms erzeugen könnten, kombinierten die Forschenden mehrere Elemente: detaillierte Wetterdaten der letzten Jahrzehnte, Klimamodellprojektionen für die Mitte des Jahrhunderts, realistische Leistungskennlinien moderner 4-, 8- und 11-Megawatt-Turbinen sowie ausgefeilte Modelle zur Ausbreitung von Wakes innerhalb eines Parks. Sie verglichen drei Wake-Modelle, von einfacheren bis zu fortgeschritteneren. Über dutzende Szenarien hinweg fanden sie, dass Wake-Verluste auf Farmebene typischerweise deutlich höher sind als die traditionelle Annahme von 10 Prozent, oft im Bereich von 14–20 Prozent und unter dem konservativsten Modell sogar noch höher. Infolgedessen sinkt das gesamte technische Potenzial für Chinas Offshore-Windenergie auf etwa 2,5–4,2 Petawattstunden pro Jahr – deutlich unter vielen früheren Schätzungen, die oft über 5,6 Petawattstunden und teils bis nahe 10 reichten.

Kosten, Tiefwasser-Farms und regionale Grenzen

Die Studie berechnet außerdem die nivellierten Stromgestehungskosten für jede modellierte Farm und berücksichtigt dabei Wassertiefe, Entfernung zur Küste, Installations- und Wartungskosten sowie Unterschiede zwischen fester Fundation und schwimmenden Systemen. Flache, küstennahe Projekte sind in der Regel kostengünstiger pro erzeugter Energiemenge, doch die besten flachen Standorte sind größtenteils bereits vergeben. Der Wechsel in tiefere Gewässer erschließt zwar weitere Ressourcen und ermöglicht dichtere schwimmende Windparks, treibt die Kosten aber stark in die Höhe. In vielen Szenarien wäre derzeit nur ein Teil der modellierten Parks ohne zusätzliche Förderungen rentabel. Die Autoren zeigen zudem, dass die meisten Küstenprovinzen ihren gesamten Bedarf nicht allein durch Offshore-Wind decken können; viele könnten nur 60–80 Prozent ihres eigenen Bedarfs abdecken, einige wie Shanghai und Hebei deutlich weniger.

Was das für Pläne zur sauberen Stromversorgung bedeutet

Für Nicht-Fachleute lautet die Kernbotschaft: Chinas Offshore-Windressource ist weiterhin sehr groß, aber nicht so grenzenlos oder so preiswert wie einst gehofft, wenn reale ingenieurtechnische und Abstandsauflagen einbezogen werden. Sorgfältiges Farm-Design, intelligentes Management von Wake-Effekten und Kostenreduktionen – insbesondere bei schwimmenden Turbinen in tiefem Wasser – werden entscheidend sein, wenn Offshore-Wind die Schlüsselrolle einnehmen soll, die viele Klimapläne vorsehen. Dieser farm-skalige, layoutbewusste Ansatz liefert eine nüchternere und realistischere Grundlage für die Festlegung nationaler Energieziele, die Priorisierung von Bauorten und die Abstimmung von Offshore-Wind mit anderen klimaschonenden Optionen auf Chinas Weg zur Netto-Null.

Zitation: Xu, S., Yin, G., Hu, P. et al. Substantially lower estimates in China’s offshore wind potential using farm-scale spatial modeling and wake effects. Nat Commun 17, 2043 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68655-2

Schlüsselwörter: Offshore-Wind, China Energie, Potenzial erneuerbarer Energie, Windpark-Design, schwimmende Windturbinen