Hauptinhalt
Energie erzeugenErneuerbare EnergienWindenergieForschungsplattform FINOWindmessungen auf der FINO 1
Windmessungen auf der FINO 1
- Häufigkeitsverteilungen der Windgeschwindigkeit an der FINO 1 Plattform
Die Wirtschaftlichkeit von Windenergieanlagen hängt stark von der Windqualität am Standort ab.
Der FINO 1 Windmessmast ist 100 m hoch. Ab einer Höhe von 33 m über Seekartennull ist er alle 10 m auf der Südostseite mit Schalenstern-Anemometern und auf der Nordostseite mit klassischen Windfahnen sowie drei schnell aufzeichnenden Ultraschall- Anemometern ausgestattet. Diese können u. a. Turbulenzen und vertikal gerichtete Windströmungen erfassen. Das in über 100 m befindliche Top-Anemometer dient als Referenz für die ungestörte Windströmung, da hier im Unterschied zu den tiefer gelegenen Messgeräten durch den Mast keine Strömungsbeeinflussungen zu erwarten sind.
In unterschiedlichen Höhen werden Langzeitwerte von Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck (10 min. Mittelwerte, Standardabweichungen, Minima und Maxima) erfasst. Die Kurzzeitdaten der Windgeschwindigkeit werden zehn Mal pro Sekunde gemessen.
Windgeschwindigkeit
Die bisherigen Daten erfüllen noch nicht die Voraussetzungen einer meteorologischen Langzeitanalyse, lassen aber erste fundierte Aussagen zu. Mit 14,6% ist West-Südwest bei der Verteilung der Windrichtungen vorherrschend, was für die Deutsche Bucht den Erwartungen entspricht. Die Abbildung oben zeigt die Häufigkeitsverteilungen der Windgeschwindigkeit an der FINO 1 Plattform.
Der Mittelwert liegt bei etwa 10 m/s (100 m - Niveau). An etwa 8.000 Std. pro Jahr weht der Wind mit einer Geschwindigkeit größer 4 m/s. Damit könnte eine Windkraftanlage im Offshore-Bereich mehr als 90% des Jahres Strom produzieren. Die Anlagen laufen ca. 2.000 Std. im Jahr unter Volllast und produzieren im gesamten Jahr eine Energiemenge, die ca. 4.500 Volllaststunden entspricht. Diese Werte entsprechen etwa dem Doppelten des an Land Üblichen.
Vertikale Windströmungen
Weil das Meerwasser wie ein Wärmespeicher wirkt, zeigt sich die starke Abhängigkeit des Windprofils von der thermischen Schichtung der Atmosphäre, die im Wesentlichen von der Temperaturdifferenz Luft zu Wasser beeinflusst wird. Ein derartiges vertikales Windprofil kann in Rotorhöhe zu einem erheblichen Rückgang der Windgeschwindigkeit führen.
Für die durch den Messmast am wenigsten gestörte Richtung (222°) wurde schichtenabhängig ein Windprofil modelliert. Liegt die Lufttemperatur direkt über dem Wasser höher als die Meeresoberflächentemperatur, dann ist in der für eine Windenergie-Nutzung relevanten Höhe ein Geschwindigkeitsrückgang von bis zu 35% gegenüber der Windgeschwindigkeit in 100 m Höhe zu beobachten (siehe Abbildung). Derartige Bedingungen sind etwa 12% des Jahres (ca. 1.000 Std./Jahr) zu erwarten.
Sturmereignisse
Im Rahmen der Untersuchung wurden auch die Daten der fünf größten Sturmereignisse im ersten Messjahr, bezogen auf die Windgeschwindigkeit in 100 m Höhe, gesondert ausgewertet. Vier Stürme ereigneten sich während des Winterhalbjahrs und trafen aus westlichen Richtungen ein, während ein Sturm (Sturm 5) im Sommer aus östlicher Richtung eintraf.
Besonders wenn die Windrichtungsnachführung einer Anlage ausfällt, können Stürme mit plötzlichen Windrichtungsänderungen zu massiven Schäden an Windenergieanlagen führen. Die Abbildung zeigt, dass bei Sturmereignissen mit Richtungsänderungen von mehr als 90° gerechnet werden muss.
Autor: BINE Informationsdienst
