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Fraunhofer IWES, Enertrag und GEO-Net forschen an verbesserter Windprognose

© Fraunhofer IWES© Fraunhofer IWESBremerhaven / Hannover / Dauerthal - Mit der zunehmenden Erschließung von Windparkstandorten in komplexem Gelände sind auch die Anforderungen an die Prognose der Windverhältnisse gestiegen. Statt linearer Modelle kommen 3D-Modelle zum Einsatz. Ein aktuelles Forschungsprojekt soll die Qualität der 3D-Modelle weiter verbessern.

Unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Windenergiesysteme IWES arbeiten der Projektentwickler Enertrag, die Windgutachter von GEO-Net sowie weitere Projektpartner im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojektes an der Verbesserung von Windertragsprognosen insbesondere an Standorten im komplexen Gelände. Dabei kommt mit dem scanning Lidar eine neue Technologie zum Einsatz, die flächenhafte Modellierungen der Windverhältnisse ermöglicht.

Forschungsprojekt zur Optimierung von Windfeldmodellierungen
Mit den neuen Generationen von Windturbinen lassen sich inzwischen auch Standorte im Mittelgebirge und in Wäldern erschließen, die bisher einen wirtschaftlichen Windparkbetrieb nicht erlaubt hätten. Allerdings steigen mit den immer größeren Rotoren, den größeren Nabenhöhen und den komplexen Strömungsverhältnissen über Wäldern, Bergen und Tälern auch die Herausforderungen an die Prognose des Energieertrags.

Einfache lineare Modelle, wie sie in der Anfangszeit der Windenergie entwickelt und eingesetzt wurden, sind für die komplexen Windbedingungen und die hohen Anforderungen an die Genauigkeit daher ungeeignet - anspruchsvolle und rechenintensive 3D-Modelle sind längst Standard. Um die Genauigkeit dieser Modelle weiter zu verbessern, führt das Fraunhofer IWES in Kooperation mit dem Projektentwickler Enertrag, den Windgutachtern von GEO-Net sowie weiteren renommierten Industriepartnern aus der Windbranche das Projekt EWiNo (Entwicklung eines zweistufigen Verfahrens für die Beurteilung von Windstandorten hinsichtlich ihres Windpotenzials nach der EEG-Novelle 2017) durch. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages (FKZ 0324225 A/B) unterstützt.

scanning Lidar misst Windbedingungen an beliebigem Standort im Windparkareal
Für die Windparkplanung werden die Windbedingungen bislang mit einem Lidar oder Messmast erfasst, über die die Parameter Windgeschwindigkeit und -richtung an einem Ort am Standort von Windparks gemessen werden. Die Windbedingungen werden dann von diesem Ort mit einem Modell auf die tatsächlichen Standorte der Windturbinen im Park übertragen.

In dem Projekt EWiNo kommt als neue Technologie ein sogenannter scanning Lidar zum Einsatz. Mit dieser Ausführung des Lidargerätes können die Windbedingungen an nahezu jedem Punkt in einem Windparkstandort gemessen und dann genutzt werden, um verschiedene 3D-Modelle wie u.a. FITNAH-3D und OpenFOAM auch unter den anspruchsvollen Bedingungen wie im Wald oder komplexem Gelände zu prüfen und die Modelle weiter zu optimieren. Die Ergebnisse des Projektes sollen dazu beitragen, die Ertragsprognosen auch an Standorten im Wald sowie in komplexem Gelände noch präziser zu machen und damit die Planung von Windparks unter solchen Bedingungen zu erleichtern und den späteren Betrieb effizienter zu gestalten. Im Rahmen des Projektes sollen zudem Methoden entwickelt werden, um scanning Lidar Geräte auch für Messungen in der normalen Windparkplanung einsetzen zu können.

Für EWiNo stellt Enertrag als Projektentwickler, der auch Windparks an deutschen Mittelgebirgsstandorten in komplexem Gelände projektiert, einen Standort in Nordhessen zur Verfügung, an dem ideale Forschungsbedingungen für den Einsatz des scanning Lidar vorhanden sind.

© IWR, 2020


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23.04.2020

 



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