Für das Projekt wird ein umfangreicher Datensatz erhoben, um die Windverhältnisse über der Nordsee und die Wechselwirkung von Windparks und Atmosphäre zu analysieren. Für die letzten Messflüge im Projekt kommen dabei erstmalig zeitgleich zwei Forschungsflugzeuge der Technischen Universität Braunschweig zum Einsatz, wie die TU berichtet.
Die für Windenergie nutzbare Fläche in der Deutschen Bucht ist begrenzt. Daher werden Windparks meist in Gruppen (Windparkclustern) gebaut. Solche Cluster können aus mehreren hundert Windturbinen bestehen. Während hinter den Anlagen Nachlaufströmungen entstehen, wird stromaufwärts der Wind durch Vorstaueffekte reduziert. Das hat zur Folge, dass die Anlagen, auf die der Nachlauf trifft, weniger Energie konvertieren und stärker belastet werden. Unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen können sich Nachläufe über Entfernungen von mehr als 50 Kilometern erstrecken.
Die Cessna F406 D-ILAB, das neue Forschungsflugzeug der TU Braunschweig, vermisst in den Messkampagnen die Anströmbedingungen; die Dornier 128 D-IBUF die Atmosphäre hinter den Windparks. Ausgestattet sind beide Flugzeuge mit einem Nasenmast zur Messung von Temperatur, Feuchte und Wind, sowie die Dornier-128 mit Kameras und einem Laserscanner zur Messung des Seegangs. Durch die gleichzeitigen koordinierten Flüge können zeitliche und räumliche Unterschiede voneinander getrennt bestimmt werden.
Auch die bisherigen fluggestützten Messdaten vor und hinter Offshore-Windparks mit der Dornier 128 sind nach Angaben der TU Braunschweig weltweit einmalig. „Sie sind nach Projektende in vollem Umfang öffentlich verfügbar und stehen im Anschluss Forschung und Industrie zur Validierung von Modellen zur Verfügung.“
Realistische Vorhersagen des Ertrags von Offshore-Windparks als Projektziel
Im Projekt X-Wakes stehen zudem weitere Messdaten im Bereich der Nordsee und von Satelliten zur Verfügung. Die Daten werden zur Weiterentwicklung von Modellen verschiedener Komplexität verwendet. Ziel ist es, realistische Vorhersagen des Ertrags von Offshore-Windparks zu bekommen, um den weiteren Ausbau von Windparks auf der Nordsee zu optimieren.
„Für die Messungen mit zwei Flugzeugen haben wir ein kurzes Zeitfenster: Seit 2020 ist das neue Forschungsflugzeug D-ILAB in Betrieb, das die D-IBUF nach über 35 Jahren im Dienste der Forschung an der TU Braunschweig ablöst. Im Herbst kommt die D-IBUF ins Deutsche Museum nach Oberschleissheim“, sagt die wissenschaftliche Sprecherin des Projekts, Astrid Lampert von der TU Braunschweig.
Das Projekt X-Wakes wird in einem großen Konsortium unter der Koordination des Fraunhofer Instituts für Windenergiesysteme durchgeführt. Projektpartner sind das Institut für Flugführung der TU Braunschweig, die Eberhard-Karls-Universität in Tübingen, das Helmholtz-Zentrum Geesthacht, das Karlsruhe Institut für Technologie, die Universität Oldenburg, und die UL International GmbH. Verschiedene Windpark-Betreiber und das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrologie sind als assoziierte Partner ins Projekt eingebunden. Das Forschungsprojekt wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert.
