Boje zur Windmessung auf See erleichtert Bau von Windparks
Im Windpark Alpha Ventus vor Borkum geht jetzt eine spezielle Boje vor Anker. Sie misst die Windgeschwindigkeiten und kann ihre Eigenbewegungen aus den Messwerten herausrechnen. Solche Bojen könnten zum preiswerten und flexiblen Ersatz für teure Messmasten werden.
Die LiDAR-Windmessboje des Fraunhofer IWES wurde erfolgreich im deutschen Forschungswindparks Alpha Ventus, 45 Kilometer vor Borkum, installiert. Die Boje misst Windgeschwindigkeiten in Höhen von 40 bis 200 m.
Foto: Fraunhofer IWES
Die Kenntnis der exakten Windgeschwindigkeit in verschiedenen Höhen verbessert die Risikominimierung in der Planungs-, Konstruktions- und Betriebsphase für Offshore-Windparks erheblich. Bisher wurden dafür Messmasten eingesetzt, die zwar eine gute Datenqualität liefern, aber auch einige Nachteile mitbringen. Sie müssen ein aufwändiges Genehmigungsverfahren durchlaufen, kosten einen zweistelligen Millionenbetrag und bleiben unbeweglich an einem Standort.
Messtechnik bisher nur an Land und auf festen Plattformen erprobt
Das vom Bundesumweltministerium geförderte Projekt „Offshore Messboje“, das eine kostengünstigere und flexible Alternative zu den teuren Masten fördern sollte, war nun erfolgreich. Wissenschaftler des Fraunhofer Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES in Bremerhaven ließen eine von ihnen entwickelte Windmessboje vor Anker gehen. In der Nähe des ersten deutschen Windparks Alpha Ventus, 45 Kilometer vor Borkum, wird die Boje die Windgeschwindigkeiten in Höhen von 40 bis 200 Metern messen. Bis Oktober soll die Boje in der Nordsee bleiben.
Mitarbeiter des Fraunhofer IWES richten in Bremerhaven die Boje an der Kaikante auf und setzen das Messgerät anschließend sicher ins Hafenbecken. Von Bremerhaven aus startete die Boje ihre Reise in Richtung des ersten deutschen Offshore-Windparks Alpha Ventus in der Nordsee.
Quelle: Fraunhofer IWES
In direkter Nachbarschaft steht dort schon der stationäre Messmast FINO 1. Mit den von FINO 1 gelieferten Messdaten soll die Messgenauigkeit der Boje überprüft werden. Die LiDAR-Technik („Light Detection And Ranging“), mit der die Boje ausgerüstet ist, war bisher nur an Land und auf festen Plattformen erprobt. Sie erfasst gleichzeitig die Windbedingungen in mehreren Höhen bis etwa 200 Meter. Das Instrument arbeitet mit Laserpulsen, aus denen anhand des zurückgestreuten Lichtes Abstand und Geschwindigkeit gemessen wird.
Die Eigenbewegung, die die Messwerte bei beweglichen Untergründen verfälscht, hat bisher den zuverlässigen Einsatz eines LiDAR-Geräts verhindert. Nun aber haben die IWES-Forscher einen Korrekturalgorithmus entwickelt, der die Eigenbewegung der schwimmenden Plattform aus den Messwerten herausrechnet. „Damit wird eine hohe Datenqualität bei Windmessungen von einer bewegten Plattform sichergestellt“, erklärt IWES-Projektleiterin Dr. Julia Gottschall.
Messboje könnte Bau von Windparks beschleunigen
Die Forscher setzen große Hoffnungen auf das neue „Floating LiDAR“-System. Erhebliche Zeit- und Kostenvorteile gegenüber einem Messmast und die flexiblen Einsatzmöglichkeiten seien die Hauptargumente für den Einsatz der mobilen Boje, erläutert Gottschall. In der Installationsphase von Offshore-Windparks könnten damit Wetterfenster genau bestimmt und so Planung der einzelnen Bauschritte verlässlicher werden. Während des Betriebes würden begleitende Messungen Aussagen zur Effizienz der Anlagen und potenziellen Windenergieausbeute ermöglichen.
Der Windpark Alpha Ventus der Energiekonzerne EWE, E.On und Vattenfall ist seit drei Jahren in Betrieb. Er liegt 45 Kilometer nordnordwestlich vor der Insel Borkum in der deutschen Wirtschaftszone der Nordsee. Im Abstand von jeweils 800 Metern stehen dort insgesamt 12 Windturbinen in vier Dreierreihen zueinander. Der Windpark lieferte in den Jahren 2011 und 2012 jeweils rund 267 Gigawattstunden Strom, das entspricht dem Jahresverbrauch von rund 70 000 Haushalten.
Das Bundesumweltministerium fördert eine Reihe von Forschungsprojekten, die in der RAVE-Initiative (Research at Alpha Ventus) zusammengefasst sind. Sie sollen Erfahrungen und Erkenntnisse für den Bau und Betrieb weiterer Offshore-Windparks liefern.
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