Wir­bel um Wind­parks

Mit Messflugzeugen wie dieser DO-128 lassen sich die Wirbelschleppen von Windparks analysieren. (Bild: TU Braunschweig)

Ein Forschungs­verbund hat erstmals groß­räumige Nachläufe hinter Windparks in der Nordsee mit einem Mess­flugzeug nachge­wiesen und vermessen. Die Wirbel­schleppen hinter Offshore-Windparks entstehen, weil diese den Wind als Hindernis bremsen und ihm Energie entziehen. Jens Bange und Andreas Platis vom Zentrum für Ange­wandte Geowissen­schaften der Uni Tübingen waren an dem Projekt beteiligt, das in der Deutschen Bucht unter bestimmten atmo­sphärischen Bedingungen Nach­läufe von bis zu siebzig Kilo­metern Länge nachwies. In diesen wurde das Windfeld merklich abgebremst, es traten verstärkt turbu­lente Verwir­belungen auf. Die Ergeb­nisse sollen beim weiteren Ausbau der Windkraft­nutzung in der Nordsee berück­sichtigt werden. So können die Voraus­setzungen für einen effi­zienten und umwelt­verträglichen Ausbau der Offshore-Wind­energie geschaffen werden.

In den vergan­genen Jahren wurden Offshore-Anlagen in der Deutschen Bucht groß­flächig ausgebaut. Deshalb gab es nun erstmals die Möglich­keit, die Nachlauf­effekte von Windparks, die bereits in Modellen und anhand von Satelliten­bildern vorher­gesagt wurden, direkt experi­mentell und quanti­tativ zu bestätigen. In 41 Flügen mit dem Mess­flugzeug DO-128 der Tech­nischen Univer­sität Braun­schweig erhoben sie Windge­schwindigkeit und Turbulenz über der Deutschen Bucht. Dabei zeigte sich, dass vor allem bei einer stabilen atmo­sphärischen Schichtung, wenn warme Luft vom Festland über die kalte Nordsee strömt, Nachläufe hinter Windparks entstehen. In Strecken von bis zu siebzig Kilo­metern ist hier die Windge­schwindigkeit im Vergleich zur unge­störten Strömung reduziert. Mit diesen Erkennt­nissen lassen sich künftig die Einflüsse auf stromab liegende Windparks besser vorher­sagen und Modell­simulationen verbessern.

Die neuen Messungen sind ein wichtiger Schritt in dem großan­gelegten Forschungs­projekt Wind Park Far Field – Wipaff, das durch das Bundes­ministerium für Wirtschaft und Energie gefördert wird. Die Verbund­partner analy­sieren erstmals die Fern­felder von Nach­läufen ‒ zwischen zehn und ein­hundert Kilometer hinter Windparks ‒ mit boden­gestützten Beobach­tungen sowie Satelliten- und Flugzeug­messungen. Darüber hinaus überprüfen und erweitern sie Windfeld­modelle und analy­tische Windpark­modelle und unter­suchen die Auswirkungen des fort­schreitenden Ausbaus der Windkraft­nutzung in der Nordsee quantitativ. Daraus werden Werkzeuge entwickelt, mit denen der weitere Ausbau der Windkraft­nutzung in der Nordsee begleitet und opti­miert werden kann. (EKU / pro-physik.de)

Referenz: A. Platis et al.: First in situ evidence of wakes in the far field behind offshore wind farms, Sci. Rep. 8, 2163 (2018); DOI: 10.1038/s41598-018-20389-y

Link: AG Umweltphysik, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften, Eberhard Karls Universität Tübingen

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