Auf der Schwäbischen Alb zwischen Donzdorf und Geislingen entsteht derzeit das weltweit erste Windenergietestfeld im bergigen Gelände. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) errichtet das Testfeld im Rahmen des süddeutschen Windenergie-Forschungsclusters WindForS in Zusammenarbeit mit sechs Partnern – den Universitäten Stuttgart und Tübingen, der Technischen Universität München, dem Karlsruher Institut für Technologie sowie den Hochschulen Aalen und Esslingen.
Hintergrund ist, dass Windenergie nicht nur im Flachland, sondern verstärkt auch in bergigem Gelände in relevanten Mengen erzeugt werden muss. Dort ist der Betrieb wesentlich anspruchsvoller: Ertragsprognosen sind aufgrund der turbulenten Strömungs- und Windverhältnisse über unregelmäßigen Topografien unsicherer, zudem sind die mechanische Belastung der Windenergieanlagen und die Wartungskosten höher. Nicht zuletzt weil dies die Wirtschaftlichkeit der Windräder negativ beeinflusst, will das ZSW gemeinsam mit seinen Partnern auf dem Testgelände robustere Anlagen entwickeln, die gleichzeitig leiser, langlebiger und leistungsstärker sind und sich zudem gut mit Energiespeichern koppeln lassen. Darüber hinaus werden im Rahmen einer ökologischen Begleitforschung Belange des Natur- und Artenschutzes intensiv untersucht und übertragbare Lösungskonzepte für Konflikte entwickelt, die an sehr vielen Windstandorten weltweit bestehen.
Idealer Standort mit Turbulenzen und Strömungen
Das Windenergietestfeld liegt am Rand des Stöttener Berges. Es handelt sich um eine unbewaldete Freifläche oberhalb einer Geländesteilstufe, dem Albtrauf. Die mittleren Jahreswindgeschwindigkeiten sind mit 5 bis 6,5 Metern pro Sekunde ausreichend hoch und weisen hohe Turbulenzen und wechselnde Schrägströmungen auf. „Das Gelände passt perfekt zu unseren Forschungsthemen, die auch international auf großes Interesse stoßen“, sagt Projektleiter Andreas Rettenmeier.
Messmasten und Windenergieanlagen mit Sensoren
Am Standort stehen bereits zwei 100 Meter hohe meteorologische Messmasten. Zwei weitere gleich hohe sind geplant. Sie zeichnen zeitlich hoch aufgelöst Geschwindigkeit und Richtung des Windes, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck auf. Laseroptische Messsysteme erfassen die An- und Nachlaufströmung der geplanten Windenergieanlagen. Zwischen jeweils zwei Messmasten sollen in den kommenden Monaten die Windenergieanlagen errichtet werden. Jede einzelne von ihnen hat eine installierte Leistung von 750 Kilowatt. Der Rotordurchmesser beträgt 54 Meter, die Gesamthöhe 100 Meter. Die Windkraftanlagen sind vom Fundament bis zu den Rotorblättern umfangreich mit Mess-Sensoren ausgestattet.
Plattform für Hersteller
Das Testfeld ist als Plattform konzipiert, mit der die Aktivitäten von Forschung und Industrie unterstützt werden. Hersteller von Windenergieanlagen und Zulieferer etwa können dort technologische Verbesserungen entwickeln und untersuchen lassen. Die Wissenschaftler haben uneingeschränkten Zugriff auf die gesamte Regelungstechnik und die Konstruktionsdaten der Anlagen. So können sie die Auswirkungen verbesserter Anlagenkomponenten wie Rotoren genauestens analysieren. Die Untersuchungsergebnisse sollen in weiteren Schritten gemeinsam mit der Industrie auf kommerzielle Großanlagen an anderen Standorten übertragen werden.
Teil des Vorhabens ist außerdem die Entwicklung einer neuartigen Betriebsführung, mit der die Anlagen intelligent und wesentlich präziser als bislang auf sich ändernde Windverhältnisse reagieren können. Zum Einsatz kommt auch künstliche Intelligenz: Damit werden Einspeiseprognosen verbessert und Modelle für die Einbindung von Energiespeichersystemen optimiert.
Sensoren für Vögel und Fledermäuse
Das Windenergietestfeld dient darüber hinaus der Naturschutzbegleitforschung. Mit ihr sollen der Einfluss von Windenergieanlagen auf Vögel und Fledermäuse genauer untersucht und Schutzmaßnahmen entwickelt werden. Am Testfeldstandort erfassen bereits ein Radargerät sowie mehrere Kamerasysteme tagsüber und nachts die Bewegungen von Vögeln, Fledermäusen und großen Insekten. Das ZSW entwickelt einen so genannten „Bird Recorder“, ein kameragestütztes System, das mit Hilfe von künstlicher Intelligenz geschützte Vogelarten erkennen und Kollisionsvermeidungsmaßnahmen bis hin zum Stopp der Rotoren auslösen soll.
Ziel ist die Entwicklung eines preiswerten, robusten und sehr zuverlässigen Systems, das flächendeckend in Windparks eingesetzt und auch nachgerüstet werden kann. Damit sollen immer öfter auferlegte pauschale Abschaltzeiten zum Schutz von Greifvögeln vermieden werden können, so dass mehr Strom produziert werden kann. Die Begleitforschung wird gegenüber den ursprünglichen Planungen ausgeweitet. Dazu arbeitet das ZSW mit renommierten Partnern aus dem In- und Ausland wie der Schweizerischen Vogelwarte oder dem Freiburger Institut für angewandte Tierökologie (FrInaT) zusammen.
