Projekt 03798/01

Untersuchung des Windpotentials in orographisch komplexem GelÀnde

ProjekttrÀger

UniversitĂ€t LeipzigFachbereich PhysikInstitut fĂŒr Meteorologie
Stephanstr. 3
04103 LeipzigZielsetzung und Anlass des Vorhabens Die Frage nach der Nutzbarkeit der Windenergie ist wesentlich von der Genauigkeit einer Aussage ĂŒber die WindverhĂ€ltnisse an einem geplanten Standort von Windkraftanlagen abhĂ€ngig. Nach den Meßwerten des sĂ€chsischen Windmeßprogramms kam der Wunsch auf, nicht nur an den Meßpunkten sondern fĂŒr die orographisch komplexen Gebiete der neuen BundeslĂ€nder sowie dem angrenzenden Bereich Tschechiens flĂ€chendeckend zuverlĂ€ssige Informationen bereitstellen zu können. Nach einer Diskussionsphase wurde die Möglichkeit der numerischen Modellierung zur Lösung dieser Aufgabe fĂŒr prĂŒfwĂŒrdig befunden. Insbesondere wurde erwartet, die erzielten Rechenergebnisse mit den Ergebnissen aus den Messungen des sĂ€chsischen Windmeßprogramms vergleichen und validieren zu können. Die Modellierung sollte großrĂ€umig in einer rĂ€umlichen Auflösung von 2 km und kleinrĂ€umig beispielhaft in einer Auflösung von 1 km in der Horizontalen erfolgen, ein nennenswerter Fortschritt gegenĂŒber allen bisherigen AnsĂ€tzen. Ziel war die Identifikation windhöffiger Gebiete. Schließlich sollte ein Meßkonzept fĂŒr weiterfĂŒhrende Windmessungen erarbeitet werden. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Modellierung sollte von der UniversitĂ€t Karlsruhe, die Auswertungen der Windmessungen vom Forschungszentrum Rossendorf, die Bewertung der Ergebnisse und Zusammenfassung von der UniversitĂ€t Leipzig vorgenommen werden. Die Arbeitsschritte erfolgten notwendigerweise in einer Abfolge von der Bereitstellung der Grundlagendaten ĂŒber die DurchfĂŒhrung der numerischen Simulationen mit paralleler Aufbereitung der Daten des sĂ€chsischen Windmeßprogramms. Der Vergleich von Messungen und Rechnungen und die Bewertung erfolgte abschließend. Ergebnisse und Diskussion Die Ergebnisse lagen in der Reihenfolge - wie oben angegeben - vor. Dabei wiesen die numerischen Berechnungen eine erhebliche Verzögerung auf, so daß die inhaltlich anschließenden Arbeiten nur mit der entsprechenden Verzögerung erfolgen konnten. Entgegen der ursprĂŒnglichen Planung war eine großrĂ€umige Auflösung von 2 x 2 km nicht möglich. Es mußte auf ein 5 x 5 km Raster zurĂŒckgegriffen werden. FĂŒr die Gebiete Harz und Erzgebirge konnten nur ein 1,5 x 1,5 km bzw. 2 x 2 km Raster dargestellt werden. Der innovative Teil der Ergebnisse dieses Vorhabens ist in der Ermittlung des KapazitĂ€tseffektes zu sehen. Im Rahmen des Vorhabens wurde eine Methode zur Ermittlung der GrĂ¶ĂŸe des KapazitĂ€tseffektes weiterentwickelt und exemplarisch auf das Gebiet Zentralsachsens angewandt. Die Ergebnisse zeigen deutlich die ausgleichende Wirkung der FlĂ€chengrĂ¶ĂŸe auf das Windenergieangebot. Dabei werden alle in den anderen Teilabschnitten erzielten Ergebnisse benötigt. Als wesentliches Ergebnis der Valiierung der Rechenergebnisse der numerischen Modelle ist festzuhalten, daß die Genauigkeit dieser Art von Windberechnungen auf ĂŒberschaubare Zeit fĂŒr die Zwecke der Windenergie nicht ausreicht. In diesen Anwendungen ist eine Genauigkeit des Jahresmittelwertes der Windgeschwindigkeit von besser als 0.2 m/s erforderlich. Das bedeutet immer noch eine Unsicherheit von mindestens 7 % im jĂ€hrlichen Ertrag, hĂ€ufig sogar eine solche von etwa 10 %. Öffentlichkeitsarbeit und PrĂ€sentation Erste Ergebnisse wurden am 7. September 1994 im Rahmen eines Workshops im Forschungszentrum Rossendorf bei Dresden vorgestellt. An diesem Workshop nahmen u. a. Vertreter des SĂ€chsischen Staatsministeriums fĂŒr Umwelt und Landesentwicklung teil. Die Ergebnisse des Vorhabens flossen u.a. in folgenden Veröffentlichungen ein: - Hirsch, Rindelhardt: Windenergiepotentiale in Sachsen. DEWI-Magazin Nr. 11, August 1997 - Hirsch, Rindelhardt, BrĂŒning: Windpotentiale in Sachsen. Materialien zum Klimaschutz I/1997 des SĂ€chsischen Staatsministeriums fĂŒr Umwelt und Landesentwicklung Fazit Die numerische Modellierung hat noch nicht die technische Reife, fĂŒr Zwecke der Windenergienutzung verwendet zu werden, da die erreichbaren Genauigkeiten des Jahresmittelwertes der Windgeschwindigkeit den erforderlichen Schwellwert von 0.2 m/s weit ĂŒberschreiten. Meßwerte sind in ihrer GĂŒltigkeit auf einen Punkt beschrĂ€nkt, ihre Übertragung in umgebendes GelĂ€nde erfordert den Einsatz der o.a. erwĂ€hnten numerischen Rechenverfahren und ist somit mit einem relativ großen Fehler behaftet. Damit steht zur Zeit kein Werkzeug zur Ermittlung genauer flĂ€chendeckender Angaben ĂŒber die Windgeschwindigkeit zur VerfĂŒgung. Die GrĂ¶ĂŸe des KapazitĂ€tseffekts kann mit einem im Rahmen dieses Vorhabens verfeinerten Modells abgeschĂ€tzt werden. In der momentanen Diskussion der EinspeisevergĂŒtung sollte diese Frage zur Bewertung der Windenergie eingebracht werde, ohne daß ein unmittelbarer Ansatz dazu erkennbar wĂ€re.

Übersicht

Telefon

0341/2110935

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Bundesland

Sachsen

Fördersumme

101.747,08 €

Förderzeitraum

28.11.1993 - 01.12.1998