Windrauschen am Messmast

Forscher von sieben nationalen und internationalen Forschungs­einrichtungen und Unternehmen installierten im September und Oktober 2016 auf und rund um den Rödeser Berg bei Wolfhagen in der Nähe von Kassel insgesamt mehr als ein Dutzend Windmess­geräte. Diese Fern­erkundungs­systeme – von der Größe eines Kühlschranks – können mittels Lasertechnik den Wind bis in mehrere hundert Meter Höhe und bis in zirka acht Kilometer Entfernung messen. Ergänzt wird die Kampagne durch Messungen an herkömmlichen Windmess­masten: Das Zentrum des Experiments bildet der 200 Meter hohe Windmess­mast, den das Fraunhofer IWES seit 2012 auf dem Rödeser Berg bei Wolfhagen für Forschungs­zwecke betreibt. Südwestlich davon, in einer Entfernung von rund drei Kilometern, wurde im September zusätzlich ein zweiter Messmast mit einer Höhe von 140 Metern errichtet.

Ziel des Experiments ist es, zu messen, wie der Wind eine Erhebung wie den Rödeser Berg überströmt. Gleichzeitig müssen sich die innovativen Mess­verfahren mit räumlich verteilten synchronisierten Laser-Messsystemen im Praxistest bewähren. Der generierte Datensatz wird anschließend von den Partnern analysiert, um das allgemeine Verständnis für die Wind­strömung an einem bewaldeten Mittel­gebirgs­standort zu verbessern. Im weiteren Verlauf des übergeordneten Forschungsvorhabens werden weitere koordinierte Experimente ähnlicher Art in Dänemark, Portugal, Schweden, Spanien und in der Nordsee stattfinden. Mit dem besseren Verständnis der Windströmung in den unterschiedlichen Standort­umgebungen lassen sich die schon existierenden Modelle zur Berechnung von Wind­atlanten weiter­entwickeln. Denn die Windindustrie strebt weiterhin eine deutlich genauere Ertrags­abschätzung im Vorfeld der Investitions­entscheidung an.

Das übergeordnete Forschungsvorhaben „Neuer Europäischer Windatlas“ zielt darauf ab, die Unsicherheiten aus der Windmessung zu reduzieren. Als Ergebnis entsteht ein europaweiter, öffentlich zugänglicher Windatlas. Das europäische Projekt im Förderrahmen ERA-NET PLUS mit neun teilnehmenden Ländern läuft noch bis 2020. Das deutsche Projekt­konsortium bestehend aus dem Fraunhofer IWES und der Universität Oldenburg wird durch das Bundes­ministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

Für das Experiment wurden etwa ein Dutzend Windscanner und Windprofiler verteilt aufgestellt. Mit den laser­basierten Mess­geräten lässt sich der Wind in unterschiedlichen Entfernungen horizontal und vertikal messen. In einer etwa sechs Kilometer langen Achse über den Rödeser Berg in der Haupt­wind­richtung Südwest steht an dem einen Ende ein Windprofiler, am anderen Ende ein 140 Meter hoher Wind­messmast. Auf dieser Linie liegt auch der 200 Meter hohe Windmessmast auf dem Rödeser Berg, der dort seit dem Jahr 2012 Daten sammelt.

Beiderseits dieser gedachten Linie wurden mehrere Windscanner installiert, die synchronisiert im Sekunden­takt an mehreren Punkten entlang der Linie den Wind in unterschiedlichen Höhen erfassen. Das Messverfahren basiert auf dem Doppler­effekt: Ein Laserstrahl trifft er auf Aerosole. Diese Staub­körnchen reflektieren das Licht. Dieses Signal wird vom Laser­mess­gerät wieder aufgefangen und analysiert, so dass die Forscher durch die Kombination mehrerer Messgeräte die Wind­geschwindigkeit ermitteln können. Mit den gewonnenen Daten des einjährigen Experiments wollen die Forscher bereits vorhandene Windmodelle validieren und verbessern.

Fh.-IWES / DE