Fehlerquote bei Auswahl von Windkraft-Standorten senken

Für Windpark-Planung: Laser misst, wie stark es weht

Standort ist entscheidend: Mithilfe neuer Lasertechnik lässt sich präzise ermitteln, wo der Wind am stärksten weht. Unser Bild zeigt Windräder bei Dransfeld (Kreis Göttingen). Archivfoto: Schörter

Kassel. Wer Windmüller werden will, muss erst einmal einen geeigneten Standort finden, wo der Wind stark genug bläst. Ohne entsprechendes Gutachten bekommt er gar keine Genehmigung zum Aufstellen der - an der Rotorspitze - bis zu 200 Meter hohen Windkraftanlagen.

Ist die Windmessung fehlerhaft, hat das einschneidende Folgen: Bläst der Wind in Wirklichkeit stärker als die Messdaten angeben, „verschenkt“ der Windmüller möglicherweise einen lukrativen Standort. Bläst er schwächer, gerät der Windkraftanlagenbetreiber später vielleicht in die roten Zahlen.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) in Kassel haben nun ein Messverfahren weiterentwickelt, das Windkraft-Investoren Aufwand und Zeit bei der Auswahl des richtigen Messstandorts ersparen kann und Messfehler minimiert.

Tobias Klaas

Ausgangspunkt war ein Messverfahren, das sich gegenüber der bisher üblichen Praxis auf dem flachen Land schon bewährt hat: Statt eines bis zu 140 Meter hohen Messmastes, an dem rotierende Schalen die Windgeschwindigkeit messen, wird dabei Lasertechnik eingesetzt. Ein mobiles, kühlschrankgroßes sogenanntes Lidar-Gerät (Lidar = Light Detection and Ranging) schickt Lichtimpulse im bestimmten Winkel gen Himmel. Die Lichtwellen werden an Partikeln in der Luft, die sich mit dem Wind bewegen, reflektiert. Aus der aufgrund des sogenannten „Doppler-Effekts“ veränderten Frequenz der zurückgeworfenen Lichtstrahlen lässt sich dann die Windgeschwindigkeit errechnen.

Hügel oder Flachland?

Doch dieses Messverfahren produziere in hügeligem, bewaldetem Gelände, wie es in der Kasseler Region zu finden ist, Mess-Ungenauigkeiten von bis zu fünf Prozent, sagt Tobias Klaas, Projektleiter in der Abteilung Windparkplanung und -betrieb. Grund seien die komplexen Strömungsverhältnisse der Luft an solchen Standorten im Mittelgebirge. Beispielsweise werde der Wind an einem Hügel beschleunigt, erklärt der Forscher.

Klaas hat mit seinem Team ein Algorithmus-System entwickelt, das aus den Daten jeder Geländeform die optimalen Standorte für die Lidar-Messgeräte errechnet, als Karte darstellt und Abweichungen der gemessenen von den tatsächlichen Windgeschwindigkeiten auf zwei bis drei Prozent reduziert. Diese sogenannte Lidar-Fehlerkarte kann für Investoren bares Geld wert sein. „Wenn ich die Windgeschwindigkeit genauer bestimmen kann, sinken die Unsicherheiten bei der Abschätzung des späteren Ertrags und ich kann von der Bank bessere Konditionen erhalten“, sagt Klaas.

Außerdem entfalle der aufwendige Aufbau des Messmastes. „Das Lidar-Gerät ist dagegen sehr flexibel, bedarf keiner Baugenehmigung und kann schnell an einen anderen Standort umgesetzt werden“, erklärt der Wissenschaftler. Seit September sei die Messmethode auch im Gutachterverfahren anerkannt.

Sechs Geräte im Praxistest

Das Fraunhofer IWES hat die Anwendbarkeit von lasergestützten Lidar-Messgeräten im Rahmen eines vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekts "Windenergienutzung im Binnenland" untersucht. Die Ergebnisse flossen in die Entwicklung der Lidar-Fehlerkarte ein. Ihre Daten haben die Wissenschaftler mithilfe der Messungen des Fraunhofer-Forschungsmessmastes bei Wolfhagen überprüft. Das Fraunhofer IWES in Kassel verfügt über sechs dieser Lasergeräte. Der erste Praxistest läuft derzeit in Südhessen. Auch für die Stadtwerke Union Nordhessen (SUN) setzt das Institut die neu entwickelten Verfahren bereits erfolgreich ein. (pdi)

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