Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sichere, zuverlässigere Messungen für Planung und Betrieb von Windenergieanlagen und -parks

16.01.2013
Neue Standards und mehr Effizienz in der Windindustrie soll mit den Forschungen im Projekt „Rückführbare Erfassung meteorologischer Messdaten“ an der Universität Bremen erreicht werden.

Eine von vielen Störungen: Auf der Suche nach Beute lässt sich ein Greifvogel nieder – genau auf dem Windmesser (Anemometer) an der Spitze eines Messturmes, und schon passen die Messwerte nicht mehr.


Fischadler auf einem Windmesser
Foto: Thies Clima, Göttingen

Was für Laien aussieht wie drei rotierende Eierbecher, ist für Vögel ein hervorragender Landeplatz und für Windparkbetreiber eines von zahlreichen, hochsensiblen Messinstrumenten zur Erfassung meteorologischer Daten für die Ertragsberechnungen von Windrädern und -parks. Viele Faktoren beeinflussen die Erhebung und Übermittlung der Messdaten. Bremer Uni-Wissenschaftler und ihre Forschungspartner wollen hier künftig für mehr Sicherheit, Zuverlässigkeit und Genauigkeit sorgen.

Vögel sollen schon sicher landen dürfen. Ihnen droht dabei auch keine Gefahr, doch auch die Messwerte müssen stimmen. Egal ob Sturm, Schnee, Eis, Montagefehler oder sich lockernde Spannseile am Messmast – die Technik muss unzähligen Herausforderungen gerecht werden, und das gelingt in diesem Bereich bisher nur bedingt. Abhilfe sollen da nun neue Forschungen schaffen.

Initiator und Koordinator des insgesamt 1,74 Millionen Euro umfassenden Verbundprojektes „Rückführbare Erfassung meteorologischer Messdaten“ (RealMe) ist das Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ) der Universität Bremen. Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) fördert die auf drei Jahre angelegten Arbeiten mit knapp 1,1 Millionen Euro. Heute, 16. Januar, kommen die Projektpartner BIMAQ, Deutsche WindGuard Wind Tunnel Services GmbH (Varel), Ammonit Measurement GmbH (Berlin) und Adolf Thies GmbH & Co. KG (Göttingen) zum Auftakttreffen in Berlin zusammen.

„Schon dreiprozentige Messwertabweichung kann zu siebenstelligen Verlusten führen“

Das Windenergiepotenzial ist das entscheidende Kriterium für die Beurteilung eines Standortes für Windenergieanlagen (WEA) und Windparks. Die wesentlich auf der Basis meteorologischer Daten erstellten Standortgutachten zu den Ertragsprognosen bilden zudem die Grundlage für die Finanzplanung von Windenergieprojekten.

Um eine WEA oder einen Windpark richtig planen und effizient betreiben zu können, bedarf es im Vorfeld schon mindestens zwölfmonatiger, umfangreicher, akkurater und lückenloser Messungen unter anderem von Windgeschwindigkeit und -richtung, Luftdruck, relativer Luftfeuchtigkeit sowie der Temperatur. Die entsprechenden Sensoren, Instrumente und Systeme für die Erfassung dieser meteorologischen Daten sind an bis zu 200 Meter hohen Messmasten installiert. Die finden sich in aller Welt in fast allen Klimaregionen zumeist fernab von Straßen und Stromleitungen an exponierten Stellen frei in der Landschaft.

Ob an der stürmischen schottischen Küste, in heißen spanischen Sonnentälern, in den eisigen Bergregionen der Alpen, ob in China oder auf Kuba – die Messsysteme sind in der Regel schwer zugänglich und enormen Belastungen ausgesetzt. Das wirkt sich auf die Zuverlässigkeit der Sensoren und die Qualität der Messdaten aus. Doch trotz der unwirtlichen Bedingungen vor Ort müssen die Daten zuverlässig und mit geringsten Messunsicherheiten erfasst sowie sicher transportiert werden können. Nur so lässt sich der Energieertrag möglichst präzise berechnen. „Schon die kleinste Messwertabweichung von zum Beispiel nur drei Prozent bei der Bestimmung der Windgeschwindigkeit kann bei den oft achtstelligen Investitionssummen für neue Windparks zu wirtschaftlichen Verlusten in siebenstelliger Höhe führen“, sagt BIMAQ-Wissenschaftler und RealMe-Projektkoordinator Dipl.-Ing. Michael Sorg. „Investoren, Projektierer, Betreiber, Banken und Versicherungen verlangen nach zuverlässigeren Zahlen, denn sie wollen und müssen die Risiken minimieren.“

Vom Kalibrieren der Instrumente und Erfassen der Werte bis zum Übertragen der Daten

In den folgenden drei Jahren werden sich die RealMe-Partner im Wesentlichen mit vier Themenfeldern beschäftigen und Lösungen zu diesen drängenden Problemen liefern:

Rückführbarkeit garantieren
Die sogenannte „Rückführbarkeit“ der Daten muss garantiert sein. Das heißt, die Werte müssen auf der Basis international genormter Maße (SI-Einheiten) erhoben beziehungsweise auf diese eindeutig zurückzuführen sein, also den Normen entsprechen, mögliche Messabweichungen berücksichtigen und kalkulieren. Ein wichtiges Thema ist daher das Kalibrieren der Instrumente. Auch ergänzende Sensoren und eingebettete Systeme sollen hier künftig für höchste Präzision sorgen.

Plausibilität prüfen
Die Messdaten müssen durchgängig plausibel sein. Der zum Beispiel kurze Besuch des nach Beute suchenden Greifvogels oder die zwischenzeitliche Vereisung der Instrumente dürfen die Messreihen nicht unbemerkt beeinflussen und zu falschen Werten führen. Plausibilitätsprüfungen und -berechnungen sowie weitere Kontrollinstrumente zur Erfassung der Umweltbedingungen wie Eissensoren und zur Überprüfung des Messsystems selbst sollen hier Abhilfe schaffen.

Datenübertragung gewährleisten
Die sichere, direkte, unmittelbare Übertragung der Messdaten soll ohne die Möglichkeit jeglicher Manipulationen gesichert werden. Entsprechend sollen die Werte künftig bereits direkt am Sensor und vor der Übertragung geschützt auch durch eine digitale Signatur über eine Online-Verbindungen übertragen werden können. Das wird möglich durch mikroelektronische, in die Sensoren integrierte Schaltungen und miteinander vernetzte, digitale Systeme.

Energieversorgung sichern
Neue, technische Lösungen einer ortsunabhängigen Energieversorgung sollen künftig den lückenlosen Betrieb der Messeinrichtungen gewährleisten und so die langfristige Verfügbarkeit der Messdaten sicherstellen. Hierzu sollen neben dem Einsatz besonders stromsparender Schaltungen auch Methoden des Energy Harvesting, also die die Gewinnung von elektrischer Energie aus vor Ort verfügbaren Quellen wie Umgebungstemperatur, Vibrationen oder Luftströmungen betrachtet werden.

Deutschlandweit einzigartige Forschungsinfrastruktur und ein nahezu ideales Testumfeld

Um diese Ziele zu erreichen und somit auch neue Standards zu schaffen, entwickeln die Projektpartner beispielsweise Sensoren weiter, und sie erforschen und entwickeln integrierte Systeme (Embedded Systems). Dafür haben sie unter anderem mit der Forschungs-WEA „Uni Bremen“ sowie den Windkanälen von WindGuard zur Kalibrierung der Sensoren eine deutschlandweit einzigartige Forschungsinfrastruktur und ein nahezu ideales Testumfeld.

Achtung Redaktionen:
Fotos stehen unter www.bimaq.de oder www.kontexta.de/20130116_Fotos_RealMe.zip (12 MB) zum Herunterladen zur Verfügung.
Weitere Informationen:
http://www.bimaq.de
http://www.real-me.info
Dipl.-Ing. Michael Sorg (Abteilungsleiter BIMAQ, Projektkoordinator RealMe)
Telefon: 0421 218-646 20 oder 0175 334 21 25, E-Mail: sor@bimaq.de
Sabine Nollmann (Wissenschaftskommunikation, kontexta)
Telefon: 0170 904 11 67, E-Mail: mail@kontexta.de

Eberhard Scholz | idw
Weitere Informationen:
http://www.bimaq.de
http://www.real-me.info

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Dünnschichtphotovoltaik: ZSW-Technologie erobert den internationalen Markt
24.01.2017 | Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)

nachricht IT-Kühlung: So schaffen Kleinbetriebe den Sprung in die IT-Profiliga
23.09.2016 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Scientists spin artificial silk from whey protein

X-ray study throws light on key process for production

A Swedish-German team of researchers has cleared up a key process for the artificial production of silk. With the help of the intense X-rays from DESY's...

Im Focus: Forscher spinnen künstliche Seide aus Kuhmolke

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY einen zentralen Prozess für die künstliche Produktion von Seide entschlüsselt. Mit Hilfe von intensivem Röntgenlicht konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich kleine Proteinstückchen – sogenannte Fibrillen – zu einem Faden verhaken. Dabei zeigte sich, dass die längsten Proteinfibrillen überraschenderweise als Ausgangsmaterial schlechter geeignet sind als Proteinfibrillen minderer Qualität. Das Team um Dr. Christofer Lendel und Dr. Fredrik Lundell von der Königlich-Technischen Hochschule (KTH) Stockholm stellt seine Ergebnisse in den „Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften vor.

Seide ist ein begehrtes Material mit vielen erstaunlichen Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, belastbarer als manches Metall und kann extrem elastisch sein....

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Neuer Algorithmus in der Künstlichen Intelligenz

24.01.2017 | Veranstaltungen

Gehirn und Immunsystem beim Schlaganfall – Neueste Erkenntnisse zur Interaktion zweier Supersysteme

24.01.2017 | Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Interview mit Harald Holzer, Geschäftsführer der vitaliberty GmbH

24.01.2017 | Unternehmensmeldung

MAIUS-1 – erste Experimente mit ultrakalten Atomen im All

24.01.2017 | Physik Astronomie

European XFEL: Forscher können erste Vorschläge für Experimente einreichen

24.01.2017 | Physik Astronomie