Forscher erproben laserbasierte Windmessungen

Kassel – Genaue Winddaten sind entscheidend für die Ertragsprognosen von Windenergieanlagen. Im Rahmen des Projektes "Neuer Europäischer Windatlas" startet das Fraunhofer IWES nun ein groß angelegtes Experiment. Dabei kommen auch laserbasierte Messgeräte zum Einsatz.

Gemeinsam mit Projektpartnern aus Deutschland, Dänemark und Lettland führt das Fraunhofer IWES aus Kassel am Rödeser Berg ein großes Windmessexperiment durch. Ziel ist es, exemplarisch zu messen, wie der Wind hügelige und teilweise bewaldete Gebiete überströmt. Die Ergebnisse sollen in einen neuen europäischen Windatlas einfließen.

Ziel: Erprobung laserbasierte Windmessungen im reliefierten Gelände
Das Experiment verfolgt zwei Ziele. Die Forscher untersuchen, wie der Wind eine Erhebung wie den Rödeser Berg bei Wolfhagen in der Nähe von Kassel überströmt. Gleichzeitig müssen sich innovative Messverfahren mit räumlich verteilten synchronisierten Laser-Messsystemen im Praxistest bewähren. Der generierte Datensatz wird anschließend durch das internationale Projektteam analysiert, um das allgemeine Verständnis für die dreidimensionale, turbulente Windströmung an einem bewaldeten Mittelgebirgsstandort zu verbessern.

Laserbasierte Messverfahren basiert auf dem Dopplereffekt
Im September und Oktober 2016 wurden auf und rund um den Rödeser Berg insgesamt mehr als ein Dutzend Windmessgeräte installierten. Diese Fernerkundungssysteme können mittels Lasertechnik den Wind bis in mehrere hundert Meter Höhe und bis in circa acht km Entfernung messen. Das Messverfahren basiert auf dem Dopplereffekt: Ein Laserstrahl wird mit Lichtgeschwindigkeit in die Luft geschossen. Dort trifft er auf Aerosole, also feinste Partikel in der Luft. Diese Staubkörnchen reflektieren das Licht. Dieses Signal wird vom Lasermessgerät wieder aufgefangen und analysiert. Das Ergebnis ist eine Frequenzverschiebung, mit der man durch die Kombination mehrerer Messgeräte die Windgeschwindigkeit ermitteln kann.

Ergänzt wird die Kampagne durch Referenzmessungen an herkömmlichen Windmessmasten. Im Zentrum steht dabei der 2012 vom Fraunhofer IWES errichtete 200 Meter hohe Windmessmast. Südwestlich davon, in einer Entfernung von ca. drei km, wurde im September zusätzlich ein zweiter Messmast mit einer Höhe von 140 m errichtet.

Forschungsvorhaben "Neuer Europäischer Windatlas"
Das übergeordnete Forschungsvorhaben „Neuer Europäischer Windatlas“ zielt darauf ab, die Unsicherheiten aus der Windmessung zu reduzieren. Als Ergebnis wird ein europaweiter, öffentlich zugänglicher Windatlas erzeugt. Im weiteren Verlauf des Forschungsvorhabens werden daher weitere koordinierte Experimente ähnlicher Art in Dänemark, Portugal, Schweden, Spanien und in der Nordsee stattfinden.

Das europäische Projekt im Förderrahmen ERA-NET PLUS mit neun teilnehmenden Ländern läuft noch bis 2020. Das deutsche Projektkonsortium bestehend aus dem Fraunhofer IWES und der Universität Oldenburg wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.