Adler: Entwicklung eines kosten- und anwendungsoptimierten Wind-Lidar-Instruments für die Verwendung zur Windpotenzialbestimmung

Auf einen Blick

• Eine möglichst genaue Energieertragsprognose ist entscheidend für den wirtschaftlichen Erfolg eines Windparks.
• Eine Windmessung per Lidar(light detectionand ranging) ermöglicht deutlich sicherere Prognosen als eine reine Modellierung. Die Technik stößt aber wegen ihrer Kosten und der aktuell angewandten Methodik zur Verifikation von Messunsicherheiten an Grenzen.
• Das internationale Verbundprojekt Adler hat zum Ziel, ein optimiertes Lidar-Messgerät mit neuem Verifikationskonzept zu entwickeln, das beide Defizite behebt.
• Das Fraunhofer IWES ist in einem Teilprojekt verantwortlich fürdie Ausarbeitung neuer Verifikationsansätze.

Herausforderung

Für die erfolgreiche Planung eines Windparks ist es entscheidend, das Windpotenzial und damit den zu erwartenden Energieertrag möglichst genau abschätzen zu können. Die Unsicherheit einer Ertragsprognose hat für einen Windparkentwickler einen direkten und massiven Einfluss auf die Finanzierungskosten des Projekts: Bei einer reinen Modellierung der Windbedingungen nach dem aktuellen Stand der Technik werden Unsicherheiten von etwa 20-30% im langjährigen Mittel erreicht. Durch das Einbeziehen von Windmessungen am Standort kann diese Unsicherheit auf 10-12% gesenkt werden.

Lösung

Als Standard-Windmesstechnologie hat sich Lidar (light detectionand ranging), eine Lasertechnik, entwickelt. Lidar-Messgeräte zeichnen sich durch eine hohe Flexibilität und die Möglichkeit aus, direkt auf Nabenhöhe und auch in unterschiedlichen Höhen zu messen. Nachteile sind hingegen einerseits die Kosten - auch wenn sie niedriger sind als für einen Windmessmast, stellen sie eine Hürde dar, so dass Planer zum Teil komplett auf eine Messung verzichten. Andererseits kann die Messunsicherheit aufgrund der aktuell angewandten Methodik zur Verifikation und Rückführung nicht die Messunsicherheit einer Messung mit einem Schalensternanemometer unterschreiten.

Mehrwert  

Ziel des internationalen Verbundprojektes Adler (AdvancedDoppler LidarforEconomic Wind Ressource Assesment) ist beide Defizite zu beheben. Es soll ein kostenoptimiertes Wind-Lidar-Gerät entwickelt werden, das explizit an die Anforderungen einer Windmessung konzipiert ist. Weiterhin soll bereits während der Spezifikation und Designphase nach alternativen Methoden für die Verifikation des Geräts gesucht werden. Während der britische Partner Fraunhofer Centrefor Applied Photonics CAP für die Hardwareentwicklung verantwortlich ist, fällt die Ausarbeitung und Bereitstellung der Verifikaktionsmethoden in die Verantwortung des IWES. Konkrete Ansätze sind hier u.a. eine Kombination von Labor- und Freifeldtests sowie die Kalibrierung einzelner Lidarstrahlen anstelle der finalen rekonstruierten horizontalen Windgeschwindigkeit.