Windforschung auf dem Mont-Crosin: Laboratory for Energy Conversion, ETHZ
Windforschung auf dem Mont-Crosin: Laboratory for Energy Conversion, ETHZ

In einem Windkraftwerk hängt alles vom Wind ab. Heute fehlen jedoch weitgehend genaue Winddaten innerhalb eines Windkraftwerks. Wie bewegt sich der Wind zwischen den Turbinen? Wie wirken sich die Windturbinen auf den Windströmung aus? Und wie wirkt sich eine Vereisung der Rotorblätter auf die Stromproduktion aus? Diese Fragen will die ETH Zürich im grössten Windkraftwerk der Schweiz beantworten.

Windturbinen beeinflussen die Luftströme

Windturbinen stellen für den Wind ein Hindernis dar. Sie beeinflussen die Windgeschwindigkeit und verursachen Wirbel in der Luft. Hat der Wind eine Turbine passiert, dauert es eine Weile, bis sich der Windfluss normalisiert hat. Man spricht hier vom sogenannten «Windparkeffekt». Winddaten wie Geschwindigkeitsprofile und Turbulenzintensitäten sind deshalb für die Wirtschaftlichkeit eines Windparks entscheidende Faktoren.

Vereisungen an der Turbine

Im Winter ist es möglich, dass sich auf den Rotorblätter der Windturbinen eine Eisschicht bildet – sie vereisen. Geschieht dies, produziert die Turbine weniger Elektrizität als möglich wäre. Schon kleinste Vereisungen beeinflussen die Windströmung und führen zu Verwirbelungen. Die Forschung der ETH Zürich trägt dazu bei, die Leistungsverluste durch die Vereisung zu reduzieren und so Windparks effizienter zu machen.

Neue Methode zum Aufzeichnen von Winddaten

Heute sind die Winddaten oft nicht sehr genau: Sie werden an bestimmten Punkten erfasst und dann auf einer Karte hochgerechnet. Die ETH Zürich plant nun, zum Teil selbst entwickelte, dreidimensionale Messtechnik einzusetzen, um eine genaues Bild zu erhalten. In der Umgebung der Windturbinen kommt zusätzlich eine Flugdrohne zum Einsatz; sie ist mit selbst entwickelten Präzisionssensoren ausgerüstet. Mit Drohnenmessflügen werden die Luftverwirbelungen und die Windgeschwindigkeiten um die Turbinen gemessen und untersucht.

Erste Versuche sind durchgeführt worden

Erste Versuche sind bereits im Herbst 2010 auf dem Mont-Crosin im Windkraftwerk der JUVENT durchgeführt worden. Das Forschungsprogramm mit der ETH Zürich wird durch den BKW-Förderfonds finanziert.

«At ETH Zurich, an advanced wind flow simulation tool is being developed with the goal of

optimising the placement of wind turbines. A key to the development of this tool is the use

of ETH Zurich’s instrumented drone to make measurements of the flowfields of full-scale

wind turbines. We appreciate JUVENT's continued support of our wind energy program.»

 

Dr. Ndaona Chokani

Swiss Federal Institute of Technology (ETHZ)

Laboratory for Energy Conversion

Einstein vom 16.09.2010