Messung und Kurzzeitvorhersage von Windfeldern und Windböen mit dem Marinen Radar (Wind vor DanTysk)

Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH
Dr. Jochen Horstmann

Das lokale Windfeld unterliegt natürlicherweise einer starken räumlichen und zeitlichen Variabilität. Ein Erfassen von Windfeldern in Echtzeit könnte als Eingangsparameter für Kurzzeitvorhersagen des Windes (30-60 s) genutzt werden, welche wiederum zur aktiven Steuerung von Windkraftanlagen verwendet werden können. Die bisher noch nicht realisierbare Kurzzeitvorhersage des lokalen Windfeldes sowie der Windböen ist insbesondere mit Bezug auf die Windenergie-Nutzung Gegentand der aktuellen Forschung.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Teilvorhaben 0325915C mit Mitteln aus dem Bundeshaushalt in Höhe von 226.581,00 EUR. Die Zuwendung gilt für den Zeitraum vom 01.12.2015 bis 30.11.2018.

In diesen Vorhaben beabsichtigen wir, das schon zur Messung von Seegang und Strömung eingesetzte kohärentisierte Marine Radar zu nutzen, um das lokale Windfeld an der Meeresoberfläche in Raum und Zeit zu quantifizieren und für einen kurzen Zeitraum (30-60 s) zu prognostizieren. Die Hauptzielsetzung besteht darin, den Wind in Richtung und Geschwindigkeit in einem Radius von 2-3 km mit einer räumlichen Auflösung von ca. 50 m kontinuierlich zu messen.

Außerdem sollen mit den Radarbildsequenzen und den resultierenden Windfeldern die Windböen identifiziert sowie räumlich und zeitlich vermessen werden. Diese Parameter werden dann mit Hilfe eines einfachen Modells zur Kurzeitvorhersage der Windgeschwindigkeit genutzt und ermöglichen die prädiktive Regelung einer Windkraftanlage zur Vermeidung von Leistungsüberschwingern sowie der Verringerung des Verschleißes.

Ein Projektziel war, aus den Radarbildern in Echtzeit die Windfelder um FINO3 zu bestimmen. Auf FINO3 wird aus 60 s Radarbildern, die mit einem X-Band Radar aufgenommen werden, ein Windfeld berechnet. Dieses Windfeld an der Meeresoberfläche im Umkreis von 3 Kilometern um die Plattform wird alle 10 Minuten aktualisiert und steht auf der Seite Messdaten zur Ansicht bereit.