Nachts wird der Wind fleissig

News: Nachts wird der Wind fleissig

Erneuerbare Energiequellen, wie beispielsweise Wind- oder Sonnenenergie, werden zunehmend attraktiver. Küstenstandorte eignen sich besonders für Windkrafträder, sie sind jedoch oft unrentabel, da sie häufig weit vom Stromnetz und Verbraucher entfernt liegen. An Binnenstandorten, in der Nähe zu Verbrauchern, herrscht dagegen weniger Bodenwind, weshalb die Anlagen hier höher gebaut werden müssen und dadurch erheblich teurer werden. Präzise Messungen über mögliche Windausbeuten lieferten ein überraschendes Ergebnis: Während der Wind in Bodennähe tagsüber weht und nachts abflaut, ist es in höheren Zonen genau umgekehrt.

Erneuerbare Energien zu nutzen, wird immer attraktiver. Denn seit April gibt es höhere Vergütungen für Strom aus beispielsweise Wind- oder Sonnenenergie, der ins Stromnetz eingespeist wird. Zwar sind Küstenstandorte attraktiv, doch muss der Strom vom Kraftwerk bis zum Verbraucher oft verlustreiche Wege zurücklegen. Deshalb wird vermehrt im Binnenland nach geeigneten Lagen gesucht. Da hier die mittleren Geschwindigkeiten in Bodennähe geringer sind, muss die Nabenhöhe der Windräder angehoben werden. Das Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung (IFU) in Garmisch-Partenkirchen prüft und bewertet potentielle Windkraftstandorte, denn je höher die Windräder, desto höher auch die Kosten und desto wichtiger präzise Gutachten über die mögliche Ausbeute.

Um die komplizierten Windverhältnisse zu erfassen und zu analysieren, nutzen die Fraunhofer-Forscher Fernerkundungsmessungen und Computersimulation. "Wir verwenden SODAR, ein akustisches Verfahren", berichtet Stefan Emeis vom IFU. "Damit können wir Windprofile bis in 150 bis 200 Meter über dem Grund erstellen und die Windgeschwindigkeit direkt in der voraussichtlichen Nabenhöhe des Propellerrades erfassen". Die mehrmonatigen Messungen werden durch numerische Simulationen ergänzt. So läßt sich der zu erwartende Ertrag einer Anlage abschätzen.

Beim Auswerten von Messungen der letzten Jahre stiessen die Forscher auf ein, dem ersten Anschein nach, triviales Ergebnis, dass jedoch weitreichende Konsequenzen für Planer und Betreiber von Windkraftanlagen hat: In den größeren Höhen verändert sich die Windverteilung und Stärke mit den Tageszeiten. Während der Wind in Bodennähe meist tagsüber weht und nachts abflaut, ist es im oberen Windregime genau umgekehrt. Im Monats- und Jahresmittel sind die Windgeschwindigkeiten dort nachts wesentlich höher als tagsüber. Die Grenze zwischen den beiden Windregimen hängt vom Standort und von der Jahreszeit ab. Sie läßt sich nicht von Messungen im unteren Bereich ableiten. Um sie für den jeweiligen Fall bestimmen zu können, müssen Verfahren wie SODAR eingesetzt werden. "Neue Windkraftwerke, die in das obere Windregime hineinreichen, würden den Hauptertrag nachts produzieren", kommentiert Emeis dieses Ergebnis. "Um eine wirtschaftliche Investition in eine Windkraftanlage exakt planen zu können, sollte am Standort genau gemessen werden. Denn Strom läßt sich nur schlecht speichern. Deshalb sollte er dann erzeugt werden, wenn er benötigt wird."

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 5.7.1999
"Der Wind, der Wind, das himmlische Kind"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum der Wissenschaft 11/99, Seite 90
"Wind weht nicht nur an der Küste"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)