WINDbreaks - Windschutzstreifen zur Leistungssteigerung von Windenergieanlagen im komplexen Terrain

Der Ausbau der Windenergie im Binnenland ist entscheidend, um die Herausforderungen der Energiewende zu bewältigen. Die Windgeschwindigkeiten sind im Vergleich zu Standorten auf See geringer und die Anströmung komplexer. 

Das Forschungsvorhaben WINDbreaks soll dabei helfen die Volllaststunden der Windenergieanlagen im komplexen Terrain zu erhöhen.

Hierfür sind messtechnische und numerische Untersuchungen an Windenergieanlagen (WEA) und an Baumreihen, die als Windschutzstreifen (WSS) dienen, geplant. Die Überströmung der WSS führt zu einer Beschleunigung der Windgeschwindigkeit und diese geht pro-portional zur dritten Potenz in den Leistungsertrag von WEA ein. Ein zusätzlich positiver Nebeneffekt ist das flachere Geschwindigkeitsprofil in Höhe der Rotorblätter, welches eine gleichmäßigere Verteilung der angreifenden Kräfte zur Folge hat.

Der Projektpartner Optolution entwickelt die Drohnen-Windmesstechnik und setzt sie zur Generierung von Messdaten für die CFD-Analysen des Projektpartners Hochschule Ansbach ein. Der assoziierte Projektpartner N-ERGIE stellt die Messorte zur Verfügung.

Im Teilvorhaben der Hochschule Ansbach finden Untersuchungen im Freifeld an realen Referenz-Windenergieanlagen im komplexen Terrain statt. Dabei kommt eine Kombination aus messtechnischen und numerischen Methoden zum Einsatz. Die benötigte Drohnenmesstechnik, mit der die Strömungsbedingungen vor und nach der Windenergieanlage in der erforderlichen Messgenauigkeit bestimmt werden können, wird im Laufe des Projektes entwickelt und verfeinert. Es werden experimentelle Untersuchungen an der Referenz-WEA sowie an separaten Windschutzstreifen durchgeführt und jeweils, mit Hilfe der messtechnischen Ergebnisse, ein numerisches Modell aufgebaut. Mit der Kopplung der Simulationsmodelle können erstmalig die aero- und strukturmechanischen Auswirkungen der Windschutzstreifen auf die Windenergieanlage analysiert werden. Über Parameterstudien werden botanische, saisonale und anlagenspezifische Effekte untersucht und in eine Ertragsberechnung implementiert. Abschließend wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Großbaumverpflanzung an Bestands- sowie an Neuanlagen durchgeführt.