Digitale Windboje: Extrapolation der Windmessdaten einer Wind-Lidar-Boje mit Modelldaten zur Ermittlung des Windpotenzials von Windparkclusterflächen

Auf einen Blick

• Die Windpotenzialbestimmung ist eine der zentralen Voraussetzungen für eine erfolgreiche Windparkplanung.
• In der Regel werden hierfür Messdaten und Modelldaten kombiniert.
• Auf See haben sich für die Messungen kosteneffiziente schwimmende Lidar-Systeme durchgesetzt, die allerdings zum Teil Defizite bzgl. System- und Datenverfügbarkeit aufweisen.
• Im Projekt Digitale Windboje entwickelt das Fraunhofer IWES daher eine umfassende Methodik, die Messdaten mit numerischen Modellen kombiniert, um verlässliche Aussagen über das Windpotenzial zu erhalten.

Herausforderung

Eine der wichtigen Grundlagen für den wirtschaftlichen Betrieb eines Windparks ist die Qualität der Windpotenzialbestimmung zu Beginn der eigentlichen Planungsphase. Je verlässlicher die Windbedingungen im Vorfeld bestimmt werden können, desto besser und kostengünstiger lässt sich das Projekt planen und umsetzen.

In der Regel fußt die Windpotenzialbestimmung auf einer Kombination aus Messdaten, die über ein bis zwei Jahre am Standort des Windparks erhoben werden, und Modelldaten, die für einen längeren Zeitraum zur Verfügung stehen. Da Windmessungen kostenaufwändig, aber für eine Bankfinanzierung unerlässlich sind, haben sich offshore schwimmende Lidarsysteme (engl. Floating Lidar Systems, FLS) durchgesetzt, die deutlich geringere Kosten verursachen als die Nutzung von Windmessmasten. Ihr Nachteil besteht darin, dass sie - auch wegen der rauen Bedingungen auf See - nicht zuverlässig die häufig geforderte technische Verfügbarkeit von 100 Prozent liefern können.

Lösung

Das Forschungsprojekt Digitale Windboje setzt an diesem Punkt an. Statt die FLS technisch so hochzurüsten, dass die Verfügbarkeit garantiert ist, verfolgt Digitale Windboje einen anderen Ansatz: Ziel ist, ein Verfahren zu entwickeln, das die verschiedenen limitierenden Faktoren der Datenmessung (technische Verfügbarkeit, kurze Dauer der Messung, begrenzte räumliche Repräsentativität) mit Hilfe von numerischen Verfahren überwindet. Das Überwinden von Datenlücken ist dabei nur ein Aspekt, der jedoch dadurch optimal umgesetzt werden soll, dass er mit den anderen Aspekten integriert behandelt wird.

Mehrwert

Das Fraunhofer IWES wird hierbei die entsprechenden Methoden entwickeln. Die Daten für die Demonstrationsstudie stammen aus einem geplanten Windpark des Energieversorgers EnBW AG, der eine zweijährige Messkampagne mit FLS durchgeführt hat und das Projektvorhaben als assoziierter Partner unterstützt.