Panorama

Auf der Spur der Wirbelschleppen

28.07.2021 - Messkampagne liefert realistische Vorhersagen des Ertrags von Offshore-Windparks.

Für das Projekt X-Wakes sind bei einer Messkampagne in diesem Sommer zwei Flugzeuge im Einsatz, um die räumliche Verteilung und die Erholung des Windfeldes vor und hinter Offshore-Windparks zu untersuchen. Für das Projekt wird ein umfang­reicher Datensatz erhoben, um die Wind­verhältnisse über der Nordsee und die Wechsel­wirkung von Windparks und Atmosphäre zu analysieren. Für die letzten Messflüge im Projekt kommen dabei sogar erstmalig zeitgleich zwei Forschungs­flugzeuge der Technischen Universität Braunschweig zum Einsatz.

Die Cessna F406 D-ILAB, das neue Forschungs­flugzeug der TU Braunschweig, vermisst in den Messkampagnen die Anström­bedingungen; die Dornier 128 D-IBUF die Atmosphäre hinter den Windparks. Ausgestattet sind beide Flugzeuge mit einem Nasenmast zur Messung von Temperatur, Feuchte und Wind, sowie die Dornier-128 mit Kameras und einem Laserscanner zur Messung des Seegangs. Durch die gleich­zeitigen koor­dinierten Flüge können zeitliche und räumliche Unter­schiede voneinander getrennt bestimmt werden.

Auch die bisherigen flug­gestützten Messdaten vor und hinter Offshore-Windparks mit der Dornier 128 sind weltweit einmalig. Sie sind nach Projektende in vollem Umfang öffentlich verfügbar und stehen im Anschluss Forschung und Industrie zur Vali­dierung von Modellen zur Verfügung. Im Projekt X-Wakes stehen außerdem weitere Messdaten im Bereich der Nordsee und von Satelliten zur Verfügung. Die Daten werden zur Weiter­entwicklung von Modellen verschiedener Kom­plexität verwendet. Ziel ist es, rea­listische Vorher­sagen des Ertrags von Offshore-Windparks zu bekommen, um den weiteren Ausbau von Windparks auf der Nordsee zu optimieren.

„Für die Messungen mit zwei Flugzeugen haben wir ein kurzes Zeitfenster: Seit 2020 ist das neue Forschungs­flugzeug D-ILAB in Betrieb, das die D-IBUF nach über 35 Jahren im Dienste der Forschung an der TU Braunschweig ablöst. Im Herbst kommt die D-IBUF ins Deutsche Museum nach Oberschleissheim“, sagt Astrid Lampert, Sprecherin des Projekts. Das Projekt X-Wakes wird in einem großen Konsortium unter der Koordination des Fraunhofer Instituts für Windenergie­systeme durchgeführt. Projektpartner sind das Institut für Flugführung der TU Braunschweig, die Eberhard-Karls-Universität in Tübingen, das Helmholtz-Zentrum Geesthacht, das Karlsruhe Institut für Technologie, die Universität Oldenburg, und die UL International GmbH. Verschiedene Windpark-Betreiber und das Bundesamt für Seeschiff­fahrt und Hydrologie sind als assoziierte Partner ins Projekt eingebunden. Das Forschungs­projekt wird vom Bundes­ministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

Die für Windenergie nutzbare Fläche in der Deutschen Bucht ist begrenzt. Daher werden Windparks meist in Gruppen gebaut. Solche Cluster können aus mehreren hundert Windturbinen bestehen. Während hinter den Anlagen Nachlauf­strömungen entstehen, wird strom­aufwärts der Wind durch Vorstau­effekte reduziert. Das hat zur Folge, dass die Anlagen, auf die der Nachlauf trifft, weniger Energie konvertieren und stärker belastet werden. Unter bestimmten atmo­sphärischen Bedingungen können sich Nachläufe über Entfernungen von mehr als fünfzig Kilometern erstrecken.

TU Braunschweig / JOL

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