Energiemeteorologie

Windenergie

Die laufenden Forschungsaktivitäten im Bereich Windenergie konzentrieren sich auf meteorologische Aspekte der Windenergie. Das Ziel besteht in der Beschreibung der raumzeitlichen Charakteristik von Windfeldern auf verschieden Größenskalen. Diese Kenntnisse werden benutzt, um die Windverhältnisse an ausgewählten Standorten an Land (Onshore) und auf See (Offshore) abzuleiten und vorherzusagen.


Windleistungsvorhersage

Wind ist der "Treibstoff", der Windturbinen antreibt, aber Wind kann nicht einfach angeschaltet werden. Seine Verfügbarkeit hängt von den aktuellen meteorologischen Rahmenbedingungen ab. Die Einspeisung von Windleistung in die elektrischen Netze setzt die Kenntnis der erwarteten Leistung von Windparks zwei bis drei Tage vor ihrem Auftreten voraus. Dies ist der Punkt, an dem die Windleistungsvorhersage ins Spiel kommt.

  • Beschreibung der Stabilität der bodennahen Grenzschicht der Atmosphäre.

  • Regionale Glättungseffekte für räumlich verteilte Windkraftanlagen.

  • Windgeschwindigkeitsvorhersage auf der Basis numerischer Wettervorhersagen.

  • EU-Projekt HONEYMOON: Einbettung der Kurzzeitvorhersage in numerische Wettervorhersagemodelle.

  • Entwicklung und Anwendung eines Vorhersagemodells für die Windleistungsproduktion als Instrument für die effiziente Integration in das Stromversorgungsnetz. Das operationell betriebene Modell PREVIENTO ermöglicht die Vorhersage bereitgestellter Leistung durch einzelne Windkraftanlagen und Windparks bei jeder räumlichen Konfiguration und zeitlichen Horizonten bis zu 48 Stunden (EU-Projekte: Short-DE, HONEYMOON, ANEMOS).

  • Bestimmung der Ungenauigkeit der Windleistungsvorhersage in Abhängigkeit von der Wettersituation.

Windenergie auf See (Offshore)

Ein wesentlicher Teil der in Zukunft erwarteten Windenergienutzung wird auf dem Meer in Offshorewindparks stattfinden. Windparks auf See aufzubauen und zu betreiben ist wesentlich teurer als an Land. Nur der stärkere Wind verglichen mit Standorten an Land macht Windparks auf See ökonomisch attraktiv. Eine genaue Feststellung der Windverhältnisse auf See und eine entsprechende Vorhersage sind deshalb nötig.

  • Eigenschaften der atmosphärischen Grenzschicht über dem Meer.

  • Charakterisierung von Offshore Windströmungen: Windprofile, Abschattungen in Windfarmen (Wakes), Vorhersage, Wind-Wellen-Wechselwirkung (EU-Projekte: ENDOW, CLEVERFARM)

  • EU-Projekt ANEMOS: Erweiterung der Kurzzeitprognose auf Offshoresituationen.

  • EU-Projekt ENDOW: Modellierung von Offshore-Windparks

Windparkmodellierung

Moderne Windkraftanlagen sind üblicherweise in Windparks errichtet. Innerhalb eines Windparks werden die atmosphärischen Bedingungen durch die Anwesenheit der Windkraftanlagen verändert. Diese Abweichungen müssen modelliert werden, um eine genaue Feststellung des erwarteten Leistungsoutputs, der Designparameter, u.s.w. zu ermöglichen. Zu diesem Zweck wurde das Windparkauslegungsprogramm FLaP bis 1993 in der Energiemeteorologiegruppe entwickelt und ist seit 1996 kommerziell verfügbar.

  • Modellierung des Leistungsoutputs und des Energieertrags von Windparks.

  • FLaP: Computerprogramm für Layout und Optimierung von Windparks.

  • EU-Projekt ENDOW: Modellierung von Offshore-Windparks.

  • Projekt WindEng:Windenergiebestimmung in komplexen Regionen und Gebieten mit starken thermisch induzierten Windströmungen: Mesoskalige meteorologische Modellierung (AIOLOS, GESIMA, MM5)

Netzintegration

Dezentrale Energiebereitstellung aus erneuerbaren und anderen Energiequellen mit unbekannter räumlicher und zeitlicher Verteilung müssen in zukünftige intelligente Energieversorgungsstrukturen integriert und gesteuert werden. Das Pilotprojekt ´Netzintegration verteilter und erneuerbarer Elektrizitätsgewinnung´ wird in enger Zusammenarbeit mit dem regionalen Stromversorger EWE AG durchgeführt, um hier zukunftsweisende Konzepte zu erarbeiten.

Atmosphärenturbulenz

In der Arbeitsgruppe Hydrodynamik im Institut für Physik werden hochaufgelöste Winddaten analysiert und die Eigenschaften der atmosphärischen Turbulenz untersucht.

Trainingsnetzwerk Forschung

Die Windenergiegruppe ist Teil des European Union Research Training Network ´Wind Energy Assessment and Wind Engineering´ (WindEng).