Superschnelle Windmessungen dank neuem Radarsystem

Sie sieht aus wie eine Wetterstation oder ein Flugsimulator. Doch bei der Kugel, die neuerdings im niedersächsischen Landkreis Stade steht, handelt es sich um ein neuartiges Wind-Radarsystem. Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES) hat es in der Nähe des Forschungswindparks WiValdi installiert und möchte damit auf Basis neuer Methoden präzise Messungen durchführen. Das System basiert auf dem Dual Doppler Prinzip und besteht aus zwei synchronisierten Radareinheiten. Seit Anfang Juni liefert es detaillierte Messdaten.

Chronik der Windkraft – von antiken Mühlen bis zur Hightech-Turbine

Entwickelt wurde das Radarsystem von SmartWind Technologies aus Texas, USA. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts „Windpark RADAR“ wird das System nun vom Fraunhofer IWES in Zusammenarbeit mit ForWind an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg wissenschaftlich untersucht. Ziel ist es, die Technologie für die Windindustrie nutzbar zu machen und künftig als Dienstleistung anzubieten.

Windmessung per Radar: Neue Maßstäbe für die Windindustrie

Die Windmessung per Radar eröffnet völlig neue Möglichkeiten einerseits für die Standortbewertung und andererseits auch für die Optimierung von Windparks. Das Dual Doppler Wind-Radar kann Windverhältnisse auf einer Fläche von mehr als 1.000 Quadratkilometern erfassen. Alle zwei Minuten werden mehrere Millionen Messwerte über eine Distanz von bis zu 35 Kilometern gesammelt – und das bis in Höhen, in denen Windenergieanlagen arbeiten, und darüber hinaus. Diese präzisen Daten helfen nicht nur, Investitionsrisiken zu minimieren, sondern ermöglichen auch die gleichzeitige Bestimmung der Leistungskurven sämtlicher Windturbinen innerhalb eines Windparks. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler können die Daten nutzen, um Modelle für die Windfeldmodellierung zu überprüfen. Ebenfalls denkbar sind neue Methoden, mit denen sich Windparks steuern lassen.

Das Dual Doppler Wind-Radar besteht aus zwei Radarstationen mit jeweils vier Meter großen Antennen, die elektromagnetische Impulse aussenden. Diese Impulse werden an Partikeln in der Luft reflektiert und anschließend vom Radar gemessen. Durch die Kombination der reflektierten Signale beider Stationen lässt sich die Windgeschwindigkeit im gesamten Untersuchungsgebiet dreidimensional bestimmen. Die so gewonnenen Daten geben Aufschluss über die Lastverteilung auf Windenergieanlagen und ermöglichen die Analyse von Turbulenzen sowie Nachlaufeffekten – entscheidende Faktoren für die optimale Platzierung von Windturbinen.

Fortschritte durch Windmessung per Radar

Seit dem Start des Betriebs im Juni 2025 liefert das Dual Doppler Radar kontinuierlich aktuelle Messwerte zu Windrichtung und Turbulenzen. Ergänzend hat das Forscher-Team weitere Messinstrumente installiert: Ein Lidar-Gerät misst Wind mittels Laserstrahlen, während ein Distrometer die Intensität und Größe von Regentropfen erfasst. Diese zusätzlichen Datenquellen dienen dazu, die Ergebnisse der Windmessung Radar zu überprüfen und abzusichern. „Mit unserem System kann die Windbranche Windfelder so detailliert analysieren wie nie zuvor. Das bringt uns der Erreichung der Klimaziele und einer unabhängigen Energieversorgung einen großen Schritt näher“, betont Jan Diettrich, Projektleiter des Windpark-RADAR Projekts am Fraunhofer IWES.

Erstmals sei es möglich, eine derart hohe Messgenauigkeit zu erreichen und so umfassende Daten zu erheben. Deshalb sind sich die Forschenden sicher, dass ihre neue Methode dazu beiträgt, die Leistung von Windparks künftig signifikant zu steigern. Das sei auch für Investoren und Betreiber interessant. Denn die gewonnenen Erkenntnisse böten eine wertvolle Entscheidungsgrundlage, um Risiken zu senken und die Effizienz ihrer Anlagen zu erhöhen.

Windmessung per Radar: Perspektiven für Forschung und Industrie

Nach Abschluss der aktuellen Messkampagne in Deutschland soll im nächsten Schritt eine Offshore-Messung in England stattfinden. Das Fraunhofer IWES plant, künftig Messdienstleistungen mit dem Dual Doppler Radar anzubieten. Dies umfasst nicht nur die Bereitstellung der Technik, sondern auch die Entwicklung von Strategien zur optimalen Datenerhebung, Analyse und Interpretation. Die Windmessung per Radar wird so zu einem wichtigen Baustein für die Weiterentwicklung der Windenergiebranche.

Das Fraunhofer IWES engagiert sich in der anwendungsorientierten Forschung für eine nachhaltige Zukunft. Mit Schwerpunkten wie Offshore-Windenergie, Wasserstofftechnologien, Prüfinfrastruktur und Digitalisierung leistet das Institut einen zentralen Beitrag zur Innovationskraft der Branche. ForWind ist ein bundesweit einmaliger Forschungsverbund, der Institute und Arbeitsgruppen zur Windenergieforschung im Nordwesten Deutschlands bündelt. SmartWind Technologies wiederum bringt als Technologieunternehmen aus den USA sein Know-how in der Entwicklung und Anwendung von Radarsystemen zur Windmessung ein.