Fraunhofer IWES optimiert Lidar-Standortwahl zur Windmessung

Kassel - Die Erstellung von Windertragsgutachten ist seit September 2014 auf Basis von Windmessungen auch durch die lasergestützte Lidar-Technologie zulässig. Die Wahl des Messstandortes hat jedoch erheblichen Einfluss auf das Messergebnis und kann dieses stark beeinträchtigen. Das Fraunhofer IWES hat nun eine neue Methode entwickelt, mit der sich der optimale Lidar-Messstandort vorab identifizieren lässt.

Lidar steht für "Light Detection And Ranging" und ist in der Windenergiebranche eine attraktive Alternative zur klassischen mastbasierten Windmessung. Die kompakten, transportablen Geräte lassen sich schnell und flexibel am Boden positionieren und ermöglichen Windmessungen in Nabenhöhe. Die Kasseler Fraunhofer-Forscher haben nun daran gearbeitet, wie sich die Unsicherheiten bezüglich der Messergebnisse reduzieren lassen.

Lidar-Fehlerkarte der Fraunhofer IWES zeigt beste Messstandorte
Das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) hat eine neue Fehlerkarte entwickelt. Paul Kühn, Leiter Onshore-Standortbewertung am Fraunhofer IWES: „Die Karte ermöglicht uns, gute und ungeeignete Messstandorte in einer Windparkplanungsfläche zu visualisieren. Dadurch lassen sich nicht nur Unsicherheiten reduzieren, sondern auch viel Zeit und Planungsaufwand einsparen“. In Südhessen läuft nun die erste Lidar-Messkampagne für ein Windgutachten, bei der die Lidar-Fehlerkarte zum Einsatz kam. Zuvor wurde das neue Verfahren umfassend getestet und mit dem 200 Meter hohen Forschungsmast des Fraunhofer IWES nahe Kassel validiert.

Die hochaufgelöste Karte basiert auf einer Strömungssimulation und der Berechnung von Korrekturfaktoren, teilte das Fraunhofer IWES mit. Durch die Visualisierung der Lidar-Messfehler könnten dann besonders geeignete von eher ungünstigen Standorten leicht unterschieden werden. In Kombination mit weiteren Randbedingungen würden so optimale Messstandorte identifiziert.

Praxistest im Auftrag eines hessischen Versorgers
In Zusammenarbeit mit der Firma Cube Engineering erfolgte nun der erste erfolgreiche Praxistest im Auftrag eines hessischen Stromversorgers. Die Lidar-Fehlerkarte habe sich dabei in dem bewaldeten Mittelgebirgsstandort sehr bewährt. Als GIS-Layer (Geoinformationssystem) habe sich die Karte zudem leicht in Planungstools wie WindPro integrieren lassen, teilte das Fraunhofer IWES mit. Hierdurch konnten weitere Kriterien für den Messstandort, z. B. die geplanten Standorte der Windenergieanlagen, vorhandene Zuwegungen und Lichtungen, ohne großen Aufwand mit berücksichtigt werden.

Wie das Fraunhofer IWES weiter erklärt, erfolge der Ausbau der Windenergie im Binnenland insbesondere in den in Mittel- und Süddeutschland oftmals an gebirgigen und bewaldeten Standorten statt. Exponierte Höhenlagen böten in der Regel gute Windbedingungen. Die fortschreitende Erschließung von Waldstandorten sei eine Konsequenz hieraus.

Bedingt durch das Messprinzip ergeben sich für Lidar-Windmessungen laut Fraunhofer IWES im sogenannten „komplexen Gelände“ aber zusätzliche Herausforderungen. "Wir haben unsere Lidar-Systeme bisher an unserem 200 Meter hohen Windmessmast bei Kassel sowie an verschiedenen Standorten unserer Projektpartner eingesetzt. Dabei haben wir viel Erfahrung mit der Genauigkeit aber auch mit systematischen Messfehlern gesammelt. Denn gerade hier, also im Mittelgebirge, auf Bergkuppen und im Wald, sind die Messungen durch das Messprinzip mitunter fehlerbehaftet", betonen die Kasseler Forscher.

Lidar-Messungen sinnvollste Alternative zu Messmasten
Die Anwendbarkeit von Lidar-Messungen im komplexen Gelände hat das Fraunhofer IWES u. a. im Rahmen des vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Forschungsprojekts "Windenergienutzung im Binnenland" intensiv untersucht. Die Messergebnisse einer Vergleichsmessung mit dem 200 Meter hohen Windmessmast und verschiedenen Lidar-Messgeräten zeigen, dass eine Anwendung der Geräte auch an solchen Standorten die sinnvollste Alternative zu Messmasten ist.

Die Fördergesellschaft Windenergie und andere Erneuerbare Energien e.V. (FGW) hat im September 2014 die 9. Revision der Technischen Richtlinie Teil 6 „Bestimmung von Windpotenzial und Energieerträgen“ beschlossen. Damit sind u. a. Windpotenzialmessungen für die Erstellung von Windgutachten allein auf Basis von Lidar-Messungen nun zulässig. Das Fraunhofer IWES betreibt derzeit sechs Lidar-Windmesssysteme, die in Forschungs- und Auftragsmessungen im gesamten Bundesgebiet eingesetzt werden.

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