NEMO: New methods for turbulence measurements and models in offshore wind

Auf einen Blick

• Für die Auslegung von Windenergieanlagen und die Planung von Windparks ist die genaue Kenntnis der Windbedingungen am Standort essentiell. Vor allem im Bereich der Turbulenz bestehen aber noch Wissenslücken.
• Im Projekt NEMO entwickeln die Partner neue experimentelle und numerische Methoden, um diese Lücken zu schließen und Entwicklern und Betreibern der Windparks sowie Herstellern von Windenergieanlagen eine verbesserte Bewertung von Turbulenz zu ermöglichen.
• Das Fraunhofer IWES legt seinen Fokus unter anderem auf die Weiterentwicklung von Messmethoden mit Dual-Doppler-Scanning-Lidar-Technik.

Herausforderung

Der Ausbau der Offshore-Windenergie ist ein zentraler Baustein für das Erreichen der Klimaneutralität. Um den ambitionierten Ausbau von Windparks auf See – und damit auch die erwartete Stromerzeugung – sicherzustellen, ist die Bewertung der Standortgüte von großer Bedeutung. Dabei kommt es nicht nur darauf an, die relativ einfach zu ermittelnde mittlere Windgeschwindigkeit zu kennen. Viel komplexer zu verstehen, aber nicht weniger bedeutsam ist die Turbulenz, die einerseits aufgrund des atmosphärischen Systems entstehen, andererseits aber auch durch Wechselwirkungen der Windenergieanlagen, der Windparks sowie der Windparkcluster untereinander verursacht werden. Diese Turbulenz hat massive Auswirkungen auf die Stromproduktion und die Lebensdauer der Turbinen. Je besser sie verstanden werden, desto genauer kann das Design der Anlagen und der Parks optimiert werden. Noch allerdings bestehen Wissenslücken, sowohl was die Messungen als auch die Simulation der Turbulenzphänomene betrifft. 
 

Lösung

Hier setzt das ICON-Projekt NEMO an. Die Projektpartner legen die wissenschaftlichen Grundlagen für die weitere Verbesserung von Standard-Standortmethoden für die Offshore-Windindustrie. Sie entwickeln dafür einen umfassenden Mess- und Modellierungsansatz, der die Charakterisierung der Windbedingungen auf allen relevanten Skalen ermöglicht. Ein neues Messkonzept soll zudem die Kombination von schwimmenden und Dual-Doppler-Scanning-Lidar ermöglichen. So genannte Large-Eddy-Simulationen werden darüber hinaus bei der Modellierung von Turbulenzmetriken zum Einsatz kommen.

Das Fraunhofer IWES bringt im Projekt NEMO seine Erfahrung aus dem Bereich Atmosphärenphysik sowie sein Know-how in der Offshore-Windbranche ein. Bei der Weiterentwicklung der Messmethoden und Modellierung fokussiert sich das Fraunhofer IWES vor allem auf die Dual-Doppler-Scanning-Lidar-Technik und mesokalige Modellierung der Windbedingungen. 

Mehrwert  

Die Ergebnisse von NEMO liefern ein besseres Verständnis der Physik der Atmosphäre und ermöglichen eine angemessene und damit für die Windindustrie umsetzbare Methode zur Charakterisierung von Turbulenz in Offshore-Windparks. NEMO stellt Entwicklern und Betreibern der Windparks sowie Herstellern von Windenergieanlagen Methoden für eine verbesserte Standortbewertung zur Verfügung, die die Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Leistung von Windparks verbessern und letztendlich rentablere Windprojekte und niedrigere Investitionskosten aufgrund optimierter Designs ermöglicht.