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In Offshore-Windparks bekommen die vorderen Turbinen den meisten Wind ab und produzieren dabei kilometerlange Wirbelschleppen – das verringert die Leistung der nachgelagerten Rotoren.
© Vattenfall
BMU fördert Verbundprojekt in großen Offshore-Windparks
05.01.2012

Anlageneffizienz liegt im Windschatten

Die Carl von Ossietzky Universität Oldenburg erforscht im Verbundprojekt "GW Wakes" Windströmungen in sehr großen Offshore-Windparks mit 100 und mehr Anlagen, um die Windstromerzeugung auf See kalkulierbarer zu machen. Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) fördert das Projekt über drei Jahre mit rund 3,8 Millionen Euro.

In Parks betriebene Windenergieanlagen (WEA) beeinflussen sich gegenseitig hinsichtlich des Energieertrags und der mechanischen Beanspruchung. Turbulenzerhöhung im Nachlauf  breiten sich nicht wie ein Schatten aus, sondern mäanderförmig, ähnlich einer Rauchschwade (wake meandering). Dieser Nachlauf verursacht Belastungen an der Anlage und es kommt zu komplexen Überlagerungen der Nachläufe der Windpark-Anlagen. Während die üblichen Windparkrechenmodelle den Parkwirkungsgrad hinreichend genau ermitteln, existierten bislang kaum Verfahren, mit denen der Nachlauf von Rotoren und die daraus resultierenden Beanspruchungen der nachfolgenden WEA simuliert werden können.

GigaWatt Nachläufe, kurz GW Wakes, werden im Forschungsprojekt „Analyse der Abschattungsverluste und Nachlaufturbulenzcharakteristika großer Offshore-Windparks durch Vergleich von alpha ventus und BARD Offshore 1 (GW Wakes)“ untersucht. Erstmals soll dieses Projekt Daten zu den Abschattungsverlusten in einem Offshore-Windpark repräsentativer Größe liefern. Mit den Fördermitteln des BMU kann dazu ein weltweit einmaliges laser-optisches Fernerkundungsgerät eingesetzt werden: Mit diesem können Windströmung, Verwirbelungen und Abschattungen von Windenergieanlagen gemessen werden. So kann die Wirkung der Nachlaufströmung auf Windparks in der Umgebung untersucht werden. „Wir arbeiten mit drei räumlich verteilten Lasergeräten, die über synchronisierte Lichtimpulse die Strömungen und Turbulenzen im Umkreis von bis zu acht Kilometern untersuchen“, erklärt der Projektleiter Prof. Dr. Martin Kühn die Forschungsmöglichkeiten. Ähnlich wie bei einer medizinischen Ultraschalluntersuchung könne man auf farbig bewegten Bildern erkennen, an welcher Stelle sich kritische Wirbel und Turbulenzen in den Windparks bilden.
Im Rahmen des Projektes soll die Wirtschaftlichkeit von Windenergieanlagen und Offshore-Windparks sowie die Planbarkeit der Windstromproduktion weiter verbessert werden. Mit umfangreichen Betriebsdaten und dem Zugang zu dem 100 Kilometer nordwestlich von Borkum gelegenen Offshore-Windpark BARD Offshore 1 werden die Oldenburger Wissenschaftler unterstützt.

Vier Beteiligte forschen in dem Verbundprojekt: Die Arbeitsgruppen der Oldenburger Physik, die Mitglieder des Zentrums für Windenergieforschung der Universitäten Oldenburg, Bremen und Hannover (ForWind), die Fraunhofer Projektgruppe „Computational Fluid and System Dynamics“ in Oldenburg und die BARD Engineering GmbH gehören zum Projektkonsortium.

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