Mit den neuen Generationen von Windturbinen lassen sich inzwischen auch Standorte im Mittelgebirge und in Wäldern erschliessen, die bisher einen wirtschaftlichen Windparkbetrieb nicht erlaubt hätten. Allerdings steigen mit den immer grösseren Rotoren, den grösseren Nabenhöhen, und den komplexen Strömungsverhältnissen über Wäldern, Bergen und Tälern auch die Herausforderungen an die Prognose des Energieertrags.

Zweistufiges Verfahren für die Beurteilung von Windstandorten
Einfache lineare Modelle, wie sie in der Anfangszeit der Windenergie entwickelt und eingesetzt wurden, sind für die komplexen Windbedingungen und die hohen Anforderungen an die Genauigkeit schon lange nicht mehr geeignet – anspruchsvolle und rechenintensive 3D-Modelle sind längst Standard. Um die Genauigkeit dieser Modelle weiter zu verbessern, führt das Fraunhofer IWES in Zusammenarbeit mit dem Projektentwickler Enertrag und mit den Windgutachtern von Geo-Net sowie weiteren Industriepartnern aus der Windbranche das Projekt Ewino (Entwicklung eines zweistufigen Verfahrens für die Beurteilung von Windstandorten hinsichtlich ihres Windpotenzials nach der EEG-Novelle 2017) durch.

Scanning Lidar
Für die Windparkplanung werden die Windbedingungen mit einem Lidar oder Messmast erfasst, die Windgeschwindigkeit und -richtung an einem Ort im Windpark messen. Die Windbedingungen werden dann von diesem Ort mit einem Modell auf die tatsächlichen Standorte der Windturbinen im Park übertragen. Um die Genauigkeit von diesem Prozess besser zu erfassen und die Modelle weiter zu verbessern, wird in dem Projekt eine neue Technologie eingesetzt. Mit einem sogenannten Scanning Lidar können die Windbedingungen an nahezu jedem Punkt in einem Windpark gemessen und dann genutzt werden, um verschiedene 3D-Modelle wie u. a. Fitnah-3D und Openfoam auch unter den schwierigen Bedingungen in Wald und komplexem Gelände zu prüfen und die Modelle weiter zu optimieren. Ausserdem werden Methoden entwickelt, wie sich Messungen mit solchen Scanning-Lidar-Geräten auch in der normalen Windparkplanung einsetzen lassen. Enertrag als Betreiber zahlreicher Windparks vornehmlich im Flachland projektiert auch Windparks in deutschen Mittelgebirgen in komplexen Geländen. Für Ewino stellt Enertrag einen Projektentwicklungsstandort in Nordhessen zur Verfügung, an welchem gute Forschungsbedingungen für den Einsatz des Scanning Lidar vorhanden sind.

Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, die Ertragsprognosen auch in Wald und komplexem Gelände präziser zu machen und damit die Planung von Windparks unter solchen Bedingungen zu erleichtern sowie den späteren Betrieb effizienter zu gestalten.

Text: Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES