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Windenergienutzung im Binnenland: Fraunhofer weiht 200 m hohen Forschungsmessmast ein

13.06.2012
Im Rahmen des BMU-Forschungsprojektes "Windenergienutzung im Binnenland“ weiht das Fraunhofer IWES heute einen 200 m hohen Messmast am Rödeser Berg bei Wolfhagen ein.
Dieser nordhessische Standort ist sehr gut geeignet, die Windbedingungen im bewaldeten Mittelgebirge detailliert zu untersuchen. Projektziel ist, grundsätzliche Erkenntnisse für den Bau von höheren Windenergieanlagen nahe bzw. in Wäldern zu gewinnen sowie die Planung von Windparks und die Auslegung der Anlagendesigns zu optimieren.

Die Klimaschutzziele und der Ausstieg aus der Kernenergie können nur gelingen, wenn die erneuerbaren Energien weiter ausgebaut werden. Bei der Transformation des Energiesektors hin zu einer nachhaltigen Versorgung spielt die Windenergie an Land und offshore eine wesentliche Rolle. Im Jahr 2011 konnte die Windenergie in Deutschland bereits rund 8 % des Strombedarfs decken. Dieses beachtliche Ergebnis lässt sich in erster Linie auf die hohen Zubauzahlen und Repowering-Maßnahmen an Land zurückführen.
„Die Stromerzeugung erfolgt in einem 100 % erneuerbaren Energiekonzept vor allem mit Wind und Photovoltaik. Hinzu kommen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, die mit Biogas angetrieben werden sowie mit Methan oder Wasserstoff, die mit erneuerbaren Energien erzeugt werden. Die Windenergie an Land ist in ihrer Lernkurve am weitesten fortgeschritten und sollte daher weiter ausgebaut werden. Zusammen mit der Offshore-Nutzung wird der Windenergieanteil im Mix der zukünftigen Stromversorgung bis zu 60 Prozent ansteigen.“, erläutert Professor Jürgen Schmid, Leiter des Fraunhofer Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES in Kassel. Die Fluktuationen dieser Anlagen lassen sich nicht nur durch Photovoltaik und Bionergieanlagen gut kompensieren. Auch Offshore-Windenergie wirkt durch die meteorologischen Unterschiede über dem Meer vergleichmäßigend.“, so Schmid weiter.

In einer Studie zum Potenzial der Windenergienutzung an Land hatte das Fraunhofer IWES 2011 im Auftrag des Bundesverbandes WindEnergie das vorhandene Flächenpotenzial für Windenergie in Deutschland untersucht. „Darin konnten wir ermitteln, dass bei einer Bereitstellung von zwei Prozent der Fläche in jedem deutschen Bundesland bis zu 65 Prozent des deutschen Stromverbrauchs aus Windenergie an Land gedeckt werden könnten“, stellt der stellvertretende Leiter des IWES in Kassel, Dr. Kurt Rohrig, fest.

200 m hoher Forschungsmessmast des Fraunhofer IWES am Rödeser Berg bei Wolfhagen für die Windenergienutzung im Binnenland. Foto: Fraunhofer IWES


200 m hoher Forschungsmessmast des Fraunhofer IWES am Rödeser Berg bei Wolfhagen für die Windenergienutzung im Binnenland. Foto: Fraunhofer IWES

„Bisher werden Windenergieanlagen vor allem außerhalb, bzw. im Abstand zu Wäldern errichtet. Wir wollen Erkenntnisse für den Bau von höheren Windenergieanlagen im bewaldeten Mittelgebirge gewinnen. Dafür haben wir eine in Deutschland und Europa einmalige Infrastruktur zur Erforschung von Windprofilen über Wäldern im hügeligen Gelände bis in große Höhen geschaffen.“, ist Rohrig stolz.

Im Auftrag und mit Förderung des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) erforscht das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES aus Kassel die Windcharakteristika im bewaldeten Mittelgebirge und den Einsatz neuartiger laserbasierter Fernmesstechnik (LiDAR, englisch Light Detection and Ranging,) für die Windenergienutzung. Dafür hat das Fraunhofer IWES im Rahmen des BMU-Forschungs¬projektes "Windenergienutzung im Binnenland“ einen 200 m hohen Messmast am Rödeser Berg nahe Wolfhagen-Nothfelden errichtet. Dieser nordhessische Standort ist aufgrund der Geländestruktur und des in Hauptwindrichtung vorgelagerten Waldes sehr gut für die Untersuchung der Windcharakteristika im bewaldeten Mittelgebirge geeignet.

Aus Sicht des Projektleiters, Dr. Bernhard Lange, liefern die Messungen mit dem neuen Messmasten wichtige Beiträge zur Umsetzung der Energiewende. „Die Erforschung der Windcharakteristika über bewaldetem Mittelgebirge führt bei Windparkentwicklern, Windgutachtern und Anlagenherstellern zu einer verbesserten Planung von Windparks und zur Optimierung von Anlagendesigns. Die Erforschung von LiDAR Windmessungen ist anwendbar in der Industrie für die Messung der Windgeschwindigkeit in großen Höhen und entlang des gesamten Rotordurchmessers für die genauere Abschätzung der zu erwartenden Anlagenerträge.“

Bereits seit November 2010 befindet sich ein LiDAR-Mess¬gerät am Standort des Messmastes, das kontinuierlich Windmessdaten zwischen 40 und 200 m Höhe aufzeichnet. Dieses Gerät kann die Windgeschwindigkeit in großen Höhen vom Boden aus messen. Um aussagefähige Messergebnisse zu erzielen, werden die LiDAR Messdaten durch den Vergleich der Messmast-Daten korrigiert. Ziel der Forscher ist es, mit Hilfe des Wolfhager Mastes neue Methoden zur Bestimmung der Windbedingungen an Binnenlandstandorten mit LiDAR Windmessungen zu entwickeln, die dann in ganz Deutschland und darüber hinaus angewandt werden können.
Der Messmast ist seit einem halben Jahr in Betrieb und liefert kontinuierlich Messdaten. Erste Vergleiche zwischen LiDAR und Mast konnten gemacht werden. Die Messdaten aus dem Forschungsprojekt werden auch der Stadtwerke Wolfhagen GmbH zur Verfügung gestellt, die in der Nähe des Messmastes einen Windpark planen. Um Synergien zu Nutzen hatten Stadt und Stadtwerke auf die Errichtung eines eigenen Windmessmastes verzichtet.

Die weiteren anstehenden Arbeiten beschreibt Projektingenieur Tobias Klaas: „Ab Juli beginnen zusätzlich zu den Messungen am Rödeser Berg mehrmonatige Messkampagnen an unterschiedlichen bewaldeten Mittelgebirgs-Standorten in Deutschland zusammen mit den Projektpartnern juwi, OSTWIND, ABO-Wind (Betreiber und Entwickler von Windparks). Hierbei kommen die LiDAR Geräte in Verbindung mit autarken Stromversorgungseinrichtungen neben weiteren großen Messmasten der Projektpartner zum Einsatz. Die Projektpartner bekommen hierdurch eine zusätzliche Datenbasis, die eine genauere Planung der jeweiligen Windparkprojekte zulässt. Im Gegenzug können die LiDAR Messungen durch das IWES an diesen repräsentativen Standorten validiert,mit dem Messmast verglichen, und die Messgenauigkeit / Messverfahren weiter verbessert werden. Die im Projekt durchgeführten Messkampagnen bilden die Basis für den späteren kommerziellen Forschungseinsatz der LiDAR Geräte.“

Uwe Krengel | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.iwes.fraunhofer.de/

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