Forschungsprojekt LiMeS

Optimierung von Messstrategien für die Windpotenzialbestimmung mit LiDAR – Fraunhofer IEE startet Forschungsprojekt mit Industrieunternehmen und Universitäten

Die genaue Bestimmung des Windpotenzials und der zu erwartenden Energieerträge ist die zentrale Voraussetzung für die wirtschaftlich erfolgreiche Umsetzung von Windparkprojekten. Aufgrund der Komplexität der Windpotenzialabschätzung, insbesondere im bewaldeten Mittelgebirge, wird heute an solchen Windparkstandorten i. d. R. eine Messung durchgeführt. Hier bieten am Boden aufstellbare, laserbasierte Fernmessgeräte (LiDAR - Light Detecting And Ranging) eine Alternative zu den in der Vergangenheit verwendeten hohen Windmessmasten.

Aufgrund der gegenüber Messmasten hohen Flexibilität beim Einsatz (keine Baugenehmigung und einfaches Versetzen) ergibt sich mit LiDAR-Fernmessgeräten die Möglichkeit neuer, räumlich und zeitlich variabler Messaufbauten (Messstrategien), die eine höhere Qualität und Belastbarkeit der Potenzialbestimmung ermöglichen und Messkosten senken können. Demgegenüber stehen jedoch auch neue Herausforderungen. Neben einem prinzipbedingten Messfehler im komplexen Gelände ist auch die technologie- und wetterabhängige Datenverfügbarkeit (z. B. Messausfall bei Nebel) zu nennen.

Projektziel

Ziel des Forschungsprojektes ist es, die Nutzung der LiDAR-Technik für die Standortbewertung in der Windindustrie zu verbessern. Hierfür sollen Methoden zur Erarbeitung optimaler Messstrategien entwickelt werden. Im Fokus stehen dabei sowohl die Quantifizierung bzw. Reduzierung der objektiv ermittelbaren Unsicherheit als auch eine verbesserte Nachvollziehbarkeit der subjektiv eingeschätzten Unsicherheit von Windgutachten. Dabei soll der Einfluss verschiedener Parameter zum Messdesign wie Messdauer, Ort und Anzahl der Messpunkte, der verwendeten Messtechnologie (Messmast oder LiDAR) vorausschauend abgeschätzt werden können.

Themenschwerpunkte

• Messdauer-/Messzeitraum-Unsicherheitsmodellierung unter Einbeziehung der saisonalen Verteilung der Messungen
• Methodenentwicklung zur Beurteilung der Repräsentativität eines Messpunktes, inklusive Unsicherheit der Horizontalextrapolation
• Unsicherheitsanalyse der vertikalen Extrapolation von Messmastmessungen
• Datenverfügbarkeitsvorhersage für LiDAR-Messungen unter Berücksichtigung des konkreten Standortes
• Entwicklung eines messstrategiebezogenen Unsicherheitsmodells für die Bestimmung der Gesamtunsicherheit der messtechnischen Datengrundlage (Anzahl, Lage, Saison und Dauer der Messungen)

Damit die generierten Erkenntnisse direkt angewandt werden können, soll ein Verfahren entwickelt werden, um mit flexibel definierbaren Randbedingungen (z. B. Flächengröße und -lage, Geländestruktur, Standorte geplanter Windenergieanlagen) die Unsicherheit und die Kosten von verschiedenen Messstrategien abschätzen und optimieren zu können. Damit wird ein Beitrag zur verbesserten Bewertung der Windressource bzw. zur nachträglichen Beurteilung bereits durchgeführter Messkampagnen geleistet.