C²-Wakes: Steuerung und Mitigation großskaliger Windparkeffekte

Auf einen Blick

• Die Nachlaufeffekte großer Offshore-Windparks haben großen Einfluss auf die Stromproduktion und die Lebensdauer von Windenergieanlagen.
• Angesichts knapper werdender Flächen geht das Forschungsprojekt C²-Wakes der Frage nach, ob und wie sich diese Cluster-Wakes verringern lassen. Am Ende stehen konkrete Handlungsempfehlungen an Industrie und Behörden.
• Das Fraunhofer IWES entwickelt hierfür industriegeeignete Mess- und Modellierungsansätze, unter anderem auf der Grundlage einer Scanning-Lidar-Messkampagne.

Herausforderung

Der Ausbau der Offshore-Windenergie ist ein zentraler Baustein für die Energiewende. Das Ziel der Bundesregierung, bis 2045 Windparks mit einer Gesamtleistung von 70 GW im Meer zu errichten, bedeutet auch, dass die Deutsche Bucht und die südliche Ostsee zu dicht mit Windparks bebauten Regionen werden. Großskalige Nachlaufeffekte (Cluster-Wakes) sowie ihr Einfluss auf die Stromerzeugung und die Lebensdauer von Windenergieanlagen sind daher seit Jahren im Interesse der Forschung. So hat sich das Fraunhofer IWES bereits im Projekt X-Wakes mit diesem Thema auseinandergesetzt. Die Frage, ob und wenn ja, wie sich solche Effekte reduzieren lassen, markiert den nächsten Schritt. 

Lösung

Hier setzt das Forschungsprojekt C²-Wakes an. Die Projektpartner untersuchen Möglichkeiten, die großskaligen Nachlaufeffekte zu reduzieren und somit den Ertrag von Windparks zu erhöhen sowie die Prognose der zu erwartenden Strommengen zu verbessern. Dies geschieht zum einen mit einer umfangreichen Scanning-Lidar-Messkampagne zur Vermessung des Einflusses aktiver Nachlaufablenkung auf Windpark- und Cluster-Wakes. Zum anderen wird ergründet, wie neuartige Windenergieanlagenkonzepte, auf Cluster-Wakes-Effekte optimierte Windparklayouts und Steuerungsansätze zur Reduktion der Windparkclustereffekte beitragen können. Weiteres Thema ist die Frage, welche Potenziale zur Erhöhung des Windparkertrags durch Beeinflussung des Global Blockage Effekts existieren.

Das Fraunhofer IWES ist vor allem für die Entwicklung industriegeeigneter Mess- und Modellierungsansätze verantwortlich. Dazu gehören unter anderem die Verbesserung der Windparklayoutoptimierung, die Neuberechnung von Ausbauszenarien mit Cluster-Wakes optimierten Windparks mit mesoskaligen Modellen sowie Industriemodell und deren Vergleich.

Mehrwert  

Als Ergebnis des Projekts C²-Wakes stehen nicht nur neue Erkenntnisse über den Einfluss von Anlagendesign und Windparklayout auf Cluster Wakes, sondern konkrete Handlungsempfehlungen für Industrie und Behörden zur Reduktion von Windparkeffekten. Damit kann das Projekt einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz und zur Sicherung einer zuverlässigen und kostengünstigen Energieversorgung leisten.