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WIND-AREA findet wirtschaftliche Standorte für Kleinwindanlagen

Windenergie, Erneuerbare Energien

Mit einer 3D-gestützten Geodaten-Methode hilft WIND-AREA, den geeigneten Standort für eine kleine Windkraftanlage zu finden. Da Kleinwindanlagen bis zu 10 Metern Höhe bislang als unwirtschaftlich galten, könnte WIND-AREA gezielt helfen, auch Kleinwindkraftanlagen am Markt zu etablieren.

Beispielhafte Windsimulation mittels "WIND-AREA" für Frankfurt-Höchst 5 Meter über Gelände. (Grafik: Fachhochschule Frankfurt am Main/WIND-AREA)

Beispielhafte Windsimulation mittels "WIND-AREA" für Frankfurt-Höchst 5 Meter über Gelände. (Grafik: Fachhochschule Frankfurt am Main/WIND-AREA)

In städtischen Gebieten und Ballungsräumen mit hohem Stromverbrauch bieten Kleinwindanlagen neben Solardachanlagen eine zusätzliche Möglichkeit, Strom verbrauchernah zu erzeugen. Kleinwindanlagen werden dort bisher allerdings nur in sehr begrenztem Umfang eingesetzt. Das liegt am noch jungen, stark fragmentierten Markt für Kleinwindanlagen mit vielen unterschiedlichen Systemen sowie Schwierigkeiten bei der Evaluierung geeigneter Standorte.

Modellierung von Windströmungen durch Laserscan- und Winddaten

Im Forschungsprojekt "WIND-AREA" der Fachhochschule Frankfurt am Main (FH FFM) wurde eine auf 3D-Geodaten basierende automatisierte Potenzialanalyse speziell für genehmigungsfreie Kleinwindanlagen bis zu 10 Metern Höhe entwickelt. Die neue Methode kann die Windströmungen und ihr Verhalten im Bereich von Hindernissen genau modellieren und selektiert automatisiert die wenigen wirtschaftlichen Standorte für Kleinwindanlagen. Die Methode basiert dabei auf der Verschneidung von hochauflösenden Laserscandaten der Erdoberfläche mit regionalen Winddaten durch Werkzeuge aus der ingenieurwissenschaftlichen Strömungslehre.

WIND-AREA hilft bei Standortfindung und Wahl des Anlagentyps

Die Potenzialkarten von WIND-AREA zeigen im Untersuchungsgebiet flächendeckend die Starkwindströme auf z. B. auf Gebäudedächern, an Straßenrändern oder landwirtschaftlichen Flächen auf. Dabei kann die Windgeschwindigkeit in ein-Meter-Schritten beispielsweise von einem bis zehn Metern über der Geländeoberfläche oder über Gebäuden dargestellt werden. Auch die Häufigkeitsverteilung der Windgeschwindigkeit und -richtung kann mit WIND-AREA abgebildet werden. Die Informationen, die WIND-AREA liefert, sind daher nicht nur bei der Standortfindung sondern auch bei der Wahl des Anlagentyps wichtig und kann kostspielige Test-Messungen ersetzen.

Energieausbeute schwankt um dritte Potenz zur Windgeschwindigkeit

Bei Kleinwindanlagen ist die Kenntnis der genauen Windgeschwindigkeit am Standort besonders wichtig, da aufgrund der Topografie, der unterschiedlichen Rauigkeiten der Oberfläche und Verwirbelungen durch Hindernisse wie Häuser die Windgeschwindigkeit in Bodennähe und damit die Energieausbeute einer kleinen Windkraftanlage um die dritte Potenz zur Windgeschwindigkeit schwankt. Die doppelte Windgeschwindigkeit bringt also bereits den achtfachen Stromertrag. Daher können schon geringfügige Unterschiede über die Wirtschaftlichkeit einer Windkraftanlage entscheiden.

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"WIND-AREA findet wirtschaftliche Standorte für Kleinwindanlagen" wurde am 01.04.2014 verfasst