Effizientere Planung von Offshore-Windparks Windmessboje statt Windmessmast?

Windmessboje mit ausgeklügelter, präziser Messtechnik in der Nordsee vor dem Messmast FINO 1.
Windmessboje mit ausgeklügelter, präziser Messtechnik in der Nordsee vor dem Messmast FINO 1.

Der Bau und Betrieb von Offshore-Windparks ist teuer. Um die Rentabilität der Anlagen abschätzen zu können, muss das Windpotenzial ermittelt werden. Dies soll künftig eine am Fraunhofer IWES entwickelte Windmessboje erledigen. Die kleine Boje könnte zur echten Konkurrenz für Windmessmasten werden.

Wer Offshore-Windanlagen plant, muss wissen, wie der Wind weht. Denn die Wirtschaftlichkeit der Anlagen hängt von der Windgeschwindigkeit ab. »Kontinuierlich höhere Windgeschwindigkeiten auf See können die enormen Investitionen für die Errichtung und Netzanbindung wieder ausgleichen«, sagt Dipl.-Met. Claudia Rudolph, Wissenschaftlerin am Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES in Bremerhaven. »Die Rentabilität der Windparks ergibt sich aus der Differenz zwischen den Erträgen aus der Einspeisevergütung und den Kosten für den Bau und die Wartung.«

Mit einer speziellen Windmessboje wollen die Meteorologin und ihr Team das Windpotenzial und damit zu erwartende Energieerträge ermitteln, um Windparkplaner zu unterstützen. Dabei setzen die Forscher auf die LiDAR-Technologie. LiDAR steht für Light Detection and Ranging.

Der Fraunhofer IWES-LiDAR-Boje liegt das Design einer Leuchttonne zugrunde, wie sie bereits seit über dreißig Jahren in der Nordsee im Einsatz ist.

Die Wissenschaftler passten sie für das Messen des Windpotenzials an. Sie ist ein Schwergewicht mit einer Länge von über acht Meter, einem Durchmesser von 2,55 Meter und einem Gewicht von 4,9 Tonnen.

Mit an Bord ist ein LiDAR-Messgerät, das Windgeschwindigkeiten in Höhen von 40 bis 200 Metern misst. »LiDAR-Systeme senden gepulste Laserstrahlen in die Atmosphäre. Diese werden an Partikeln in der Luft, den Aerosolen, reflektiert. Aus der Frequenzverschiebung des zurückgestreuten Signals wird die Windgeschwindigkeit und -richtung in den entsprechenden Messhöhen errechnet«, erläutert die Meteorologin die Funktionsweise des Systems.