Ihre Rotorblätter reichen zwar bis in 150 Meter Höhe, aber eine steht im Windschatten der anderen: Wie der effiziente Betrieb mehrerer nah zusammenstehender Windenergieanlagen in Zukunft aussehen sollte, können Wissenschaftsteams jetzt im Forschungspark WiValdi untersuchen.

Die „weltweit einzigartige Basis zur ganzheitlichen Forschung und Entwicklung um das Thema Windenergie“ bietet der heute eröffnete Forschungsparks Windenergie Krummendeich „WiValdi“ – so lautete auch das Ziel der beantragten Projektarbeiten. Heute ist es soweit, die Basis steht. Mehrere  Förderprojekte – darunter zwei große Verbundprojekte – unter Koordination des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben dazu beigetragen. „WiValdi“ ist die Kurzform für „Wind Validation“. Eines der Kernanliegen: Die Strömungen der Luft, die rund um die beiden Megawattanlagen des Forschungsparks entstehen, sollen messtechnisch exakt erfasst werden. Bereits Ende Juni hat der Bundesminister für Wirtschaft und Klimaschutz, Robert Habeck, den Forschungspark direkt an der Elbemündung besucht. Nun können die Arbeiten an der Großforschungsanlage beginnen.

Zwei hochmoderne Windenergieanlagen der Multi-Megawattklasse des Herstellers ENERCON bilden das Herzstück des Forschungsparks. Sie sind von den Fundamenten bis zur Spitze der einzelnen Rotorblätter mit hochwertigen Messsystemen bestückt. Dadurch können die Forscherinnen und Forscher detaillierte Daten sammeln und Experimente zur Beantwortung von wichtigen Zukunftsfragen durchführen. Die Besonderheit der Konstellation innerhalb des Forschungsparks: Die beiden mit der Blattspitze bis in 150 Meter Höhe reichenden Anlagen stehen in Hauptwindrichtung  hintereinander. Das bedeutet, dass sie sich gegenseitig bei der Windausbeute verschatten. Das Szenario bildet die Zukunft ab, denn bei den aktuell geplanten hohen Ausbauzahlen von neuen Windenergieanlagen und  parks werden die Anlagen unvermeidlich näher zusammenstehen und sich bei unterschiedlichen Windrichtungen auch verschatten. Die Frage ist, wie der vorhandene Platz so effizient wie möglich genutzt werden kann.

Gesamtdynamik von Windenergieanlagen wird modelliert

Zwischen den beiden Forschungsanlagen stehen quer zur Hauptwindrichtung drei Messmasten. Ihre eigens für WiValdi entwickelte Anordnung der Sensoren ist weltweit einzigartig. Diese können die Windverhältnisse im Forschungspark detailliert erfassen und helfen, die komplexe Gesamtdynamik von Windenergieanlagen besser zu modellieren. Aussagen zur Schallentwicklung können die Wissenschaftsteams anhand verschiedener Akustikmessgeräte ebenfalls treffen – dies ist insbesondere relevant, um Fragen zur Akzeptanz in der Bevölkerung zu beantworten. Auch die Wechselwirkungen mit dem Stromnetz sind ein maßgebliches Forschungsthema.

Benötigte Forschungsarchitektur in Förderprojekten erarbeitet

Der fertiggestellte Forschungspark ist das Ergebnis groß angelegter Förderprojekte  durch den Bund und das Land Niedersachsen mit multidisziplinären Forschungspartnern im Bereich Windenergie. Insgesamt hat das BMWK die Arbeiten mit rund 30 Millionen Euro gefördert. Das DLR als Koordinator hat im Projekt „DFWind Phase 1“ gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES sowie mit ForWind, dem Zentrum für Windenergieforschung der Universitäten Oldenburg, Hannover und Bremen, die benötigte Architektur des Forschungsparks inklusive der Messsysteme erarbeitet. Im Projekt „DFWind Phase 2“ ist neben dem DLR und ForWind auch Enercon als Hersteller der Forschungsanlagen als weiterer Projektpartner involviert. Ziel war nun die forschungstechnische Ertüchtigung der Windenergieanlagen während des Aufbaus des Forschungsparks.

Innerhalb eines weiteren Projekts „OPUS 3“ arbeitet das DLR zusätzlich an der Konstruktion und der Errichtung einer modular aufgebauten experimentellen Windenergieanlage für den Forschungspark. Mit dieser wird es unter anderem möglich sein, die Auswirkung von Modifikationen an einer Windenergieanlage zu untersuchen.

Lehre, Grundlagenforschung und Anwendungsforschung interdisziplinär vernetzt

Zukünftig können Wissenschaftsteams im Forschungspark WiValdi grundlegende Forschungsfragen untersuchen. Auch vorwettbewerbliche Konzepte können hier erforscht, entwickelt und erprobt werden, die für die Industrie aufgrund des wirtschaftlichen Risikos nicht allein umzusetzen wären. Projektteams können Modelle und Methoden in interdisziplinärer Zusammenarbeit weiterentwickeln oder ganz neu aufstellen. Die Vernetzung und der Transfer zwischen Lehre, Grundlagen- sowie Anwendungsforschung auf nationaler und internationaler Ebene sind weitere Pluspunkte der neuen Großforschungsanlage im Norden Deutschlands. (mb)