Züricher Forscher haben sich längere Zeit mit der Wirkung von Luftverwirbelungen und abweichenden Windrichtungen auf die Effizienz der Windkraftanlagen beschäftigt. Die
Ergebnisse und Erkenntnisse wurden kürzlich veröffentlicht.
Wie das Forschungsteam vorgegangen ist, welche Ergebnisse die vom Bundesamt für Energie geförderte Studie hervorgebracht hat und welche Schlüsse daraus gezogen werden können, möchte ich, Uwe Leonhardt (UMaAG), nachfolgend diskutieren.
Vom Modell zum Praxistest
Die Forscher des Instituts für Energietechnik der ETH Zürich haben zunächst die Effizienz einer Modell-Windenergieanlage bei unterschiedlichen Umständen untersucht. Dafür wurde die Versuchsanlage differierenden Turbulenzen und Windrichtungen ausgesetzt.
Ihre Ergebnisse nutzten sie dazu eine Computersimulation durchzuführen, um diese auch auf tatsächliche Windstandorte anzuwenden. In einem unabhängigen Praxistest wurden anschließend die Mess- und Wetterdaten eines Jahres vom Juvent-Windpark auf dem Mont Crosin gesammelt. Die Auswertung erfolgte dann unter Einschluss der Zahlen des vorherigen Versuchs.
Die Ergebnisse der Studie
Als Resultat des Forschungsprojekts standen schlussendlich gleich drei interessante Beobachtungen:
• Bei einer Strömungsneigung von 0 Grad erzielen Windkraftanlagen die besten Ergebnisse. Die Effizienz der Turbinen ist insgesamt 7 Prozent schlechter, falls sich der Winkel um 15 Grad (auf- oder abwärts) ändert. Demnach hat beispielsweise das norddeutsche Flachland Vorteile als Windstandort gegenüber der höher gelegenen Gebiete der Schweiz. Die praktischen Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Neigung von 8 bis 13 Grad die Leistung der Windparks auf dem Mont Crosin um 2 bis 5 Prozent reduziert hat.
• Diese Schwankungen der Windrichtung haben gleichzeitig einen Vorteil, wenn es um die Windgeschwindigkeit geht. Trifft ein Windstrom auf die Rotoren einer Windkraftanlage, wird dieser abgebremst. Er braucht danach eine gewisse Zeit bzw. Strecke, um wieder die vorherige Geschwindigkeit zu erreichen. Durch die wechselnden Strömungsneigungen verringern sich Distanz und Dauer erheblich. Somit können die Anlagen in höheren Gefilden in weitaus kürzeren Abständen zueinander aufgestellt werden.
• Auch die relativ starken Luftverwirbelungen in hügeligen Gebieten haben einen positiven Effekt. Denn bei zunehmender Turbulenzintensität steigt auch die Leistung der Windparks. Dem Bericht der Forscher zufolge war die Ausbeute des Juvent-Windparks im Berner Jura um 4 Prozent besser bei vergleichsweise hohen Schwankungen von 8 bis 16 Prozent.
Anlagen im hügeligen Gelände insgesamt im Vorteil
Die Resultate der Studie zeigen, dass höher gelegene Windenergieanlagen unter dem Strich bis zu 3 Prozent höhere Effizienzwerte aufweisen als in flachen Gebieten. In der Summe könnte ein Windpark jährlich etwa zwölf Haushalte mehr versorgen – pro Turbine.
Die Erkenntnisse des Forschungsprojekts sollen in Zukunft dazu genutzt werden, um die Standortbestimmung der Windanlagen zu optimieren und verlässlichere Schätzungen zu erstellen. Die Forscher der ETH Zürich wollen die Wirkung von Windrichtung und Turbulenzen jetzt weiter analysieren.
Bisherige Studien haben sich größtenteils mit dem Einfluss der Windgeschwindigkeit auf die Energieausbeute der Windparks beschäftigt. Gerade deswegen finde ich, Uwe Leonhardt (UMaAG), die Ergebnisse des zuvor beschriebenen Forschungsprojekts besonders interessant. Es bleibt zu hoffen, dass zukünftige Untersuchungen vermehrt andere Leistungsfaktoren von Windparks behandeln.
Der Schlussbericht des Forschungsprojektes kann unter diesem Link heruntergeladen werden.
Quelle: http://www.ee-news.ch/de/wind/article/29946/forschungsprojekt-die-versteckten-kraefte-des-windes