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StartseiteUmwelt und VerbraucherDrohnen für den Offshore-Windpark15.10.2015

Windkraft-ForschungDrohnen für den Offshore-Windpark

Rund 25.000 Windkraftanlagen stehen auf deutschem Boden, 2010 ging mit Alpha Ventus der erste Offshore-Windpark in der Nordsee an den Start. Seitdem sind neun weitere hinzugekommen, etliche sind in Planung. Doch wo im Meer lohnt es sich am besten, die Windkraft zu nutzen? Um das herauszufinden, setzen die Betreiber auf immer ausgefeiltere Technik.

Von Christoph Kersting

Auf dem Arbeitsdeck des Installationsschiffs "Victoria Mathias" stehen die Turmsegmente für Offshore-Windkraftanlagen. (Deutschlandradio / Axel Schröder)
Auf dem Arbeitsdeck des Installationsschiffs "Victoria Mathias" stehen die Turmsegmente für Offshore-Windkraftanlagen. (Deutschlandradio / Axel Schröder)
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"Wind ist in erster Linie unser Input, das heißt, die Anlage dreht sich nur, wenn überhaupt Wind da ist. Wenn mehr Wind da ist, dreht sie sich schneller, und das heißt, man kann mehr Energie extrahieren und am Ende ins Stromnetz einspeisen. Und dafür ist es im Rahmen der Planung erstmal sehr wichtig, dass man weiß, wie viel Wind es ist."

Und genau mit dieser Frage - wie stark weht der Wind an welchem Standardort draußen auf dem Meer? - beschäftigt sich Julia Gottschall vom Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik, kurz IWES, in Bremerhaven. Das sei für die Planung neuer Anlagen wichtig, aber auch in bestehenden Windparks eine wertvolle Erkenntnis. Denn:

"Es ist nicht nur so, dass die Anlage Energie aus dem Wind rausnimmt, sondern mit dem Wind auch etwas macht.

Verwirbelungen und Turbulenzen vor allem, die dann andere Windräder dahinter beeinflussen. Um den Wind und die komplexen Luftbewegungen ebenso genau wie unaufwändig zu messen, setzen die Fraunhofer-Forscher auf die so genannte Lidar-Technik. Lidar bedeutet: Es werden Laser-Pulse in die Luft geschickt, die dann von Staub- und Wasserpartikeln reflektiert und von einem Sensor gemessen werden. Da sich diese Partikel mit dem Wind bewegen, lassen sich so auch Windrichtung und -stärke bestimmen. An Land wird einfach vom Boden aus gemessen, oder hoch oben auf der Windradgondel. Für Offshore-Windparks habe man sich hier etwas Neues ausdenken müssen, erklärt Gerrit Wolken-Möhlmann vom Fraunhofer IWES:

"Prinzipiell haben wir 2009 angefangen zu überlegen: Wie kann man diese Lidar-Technik auch aufs Wasser bringen? Wir kamen zu der Idee: Wir nehmen einfach eine Boje, auf die wir so ein Lidar-System installieren und gucken, was dann passiert. Dass man sagen kann, okay, ich kann einen sehr teuren und aufwendigen Messmast, den ich ständig warten muss, durch eine sehr viel günstigere und einfache Boje ersetzen. Und unsere bisherigen Ergebnisse sind halt, dass es auf jeden Fall scheinbar gut möglich ist und gute Resultate bringt."

Drohnen auf dem Meer zur Windmessung geeignet

Alleine bei der Windmessung mit Laser statt riesigen Masten auf hoher See ließen sich demnach immense Kosten sparen. Ein Offshore-Windpark, bei dem die Planer erstmals voll auf die Lidar-Technik setzen, entsteht zur Zeit in der Irischen See.

Neben Lidar wurde auf der Bremerhavener Offshore-Konferenz auch der Einsatz von Drohnen zur Windmessung diskutiert. An Land testet ein Forscher-Team aus Norwegen bereits solche ferngesteuerten, unbemannten Flugsysteme in Windparks. Joachim Reuder, Geophysiker an der Universität Bergen, leitet das Projekt:

"Für die Windenergie misst die Drohne die Windgeschwindigkeit und auch die Turbulenz-Intensität. Und da sieht man dann, wenn man hinter einer Windturbine vorbeifliegt, dass die mittlere Windgeschwindigkeit zurückgeht und dass die Variation im Wind, also die Turbulenz, dass die deutlich zunimmt."

Dass Drohnen auch über dem Meer eine Option zur Windmessung sind, zeigen jüngste Versuche deutscher Forscher in der Nähe von Helgoland. Lidar und Drohnen - beide Systeme könnten sich am Ende sinnvoll ergänzen, um auf relativ einfache Weise Winddaten zu erhalten. Und die sind das A und O bei der Planung von Windparks, an Land wie offshore – Joachim Reuder:

"Wenn man die Turbinen zu nah aneinander baut, und die nächste Turbine in den Wake von der ersten stellt, dann verliert man wahnsinnig viel Leistung. Man muss immer im Kopf haben: Die produzierte Energie von einer Turbine geht mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit: Also wenn sich die Windgeschwindigkeit auch nur relativ geringfügig ändert, hat das einen großen Effekt auf die Leistung der nächsten Turbine."

Windräder vor anderen Anlagen schwächen nicht nur den Wind ab, sie verursachen auch Turbulenzen, die dahinter stehende Rotoren stören und deren Leistung beeinträchtigen.

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