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I C E  C O N T R O L
Verbesserung der Prognose von Vereisung an Windkraftanlagen

Das Vereisungsproblem und Projektziele

Vereisungsepisoden führen an Windkraftanlagen (WKA) in mittelhohen und höheren Lagen (600-1500 m Seehöhe) zu ungeplanten Stillstandszeiten und in weiterer Folge zu massiven Ausgleichsenergiekosten im Winterhalbjahr. Darüber hinaus führen ungenaue Vereisungsprognosen zu erhöhten Ertragsverlusten, Kosten durch den unnötigen Betrieb der Rotorblattheizung und zu zusätzlichen Personalkosten zum Start der Rotorblattheizung und Wiederinbetriebnahme der WKA. Diese Problematik wird in Österreich durch den weiteren Ausbau von WKA an Standorten im erwähnten Höhenlagenbereich weiter zunehmen, wodurch es in Zukunft zu einer verstärkten Nachfrage nach präziseren Vereisungsprognosen kommen wird. Die Motivation des Projektes ICE CONTROL liegt in der messbaren Verbesserung dieser Vereisungsprognosen.

Numerische Wettervorhersage, Messungen an Windkraftanlagen und Verifikation

Vereisungsprognosen entstehen in einer Modellkette durch Prognosen der meteorologischen Modelle gekoppelt mit einem Vereisungsmodell und der Übertragung auf das Rotorblatt. Jeder dieser Prognoseschritte ist mit einer erheblichen Unsicherheit behaftet. Ziel des Projektes ist es, diese Unsicherheit durch Ensemble-Prognosen zu quantifizieren und aus den bekannten Unsicherheiten der Vereisungsprognose (Wahrscheinlichkeitsprognosen) einen Mehrwert im Sinne einer optimierten Betriebsführung zu erhalten. Dies stellt den wesentlichen Innovationsschritt dar. Die Ensembles werden durch Variation der Eingangsdaten und durch Variation der Turbulenz- und Wolkenphysikparametrisierung im meteorologischen Modell erzeugt und dann an die zu wählenden Vereisungsmodelle als Eingangsparameter weitergegeben. In einer im Rahmen des Projektes durchgeführten Messkampagne werden Vereisungsdaten für die Verifikation gewonnen. Die Konzeptionierung und Auswahl des Messequipments erfolgt auf Basis der Ergebnisse einer laufenden Studie des VGB PowerTech e. V. (europäischer technischer Fachverband für die Strom- und Wärmeerzeugung).

Der Mehrwert des verfolgten Ansatzes

Der Mehrwert dieses Ansatzes wird in mehreren Schritten quantifiziert.

  1. Durch Verifikation der Wahrscheinlichkeitsprognosen mittels eigens durchgeführter Messungen meteorologischer Parameter und Vereisungsparameter an einer WKA.
  2. Mittels Benchmarking derzeitiger „State-of-the-art“-Vereisungsprognosen mit den Wahrscheinlichkeitsprognosen – ein weiteres Novum, ein derartiger Benchmark-Test wurde noch nie durchgeführt.
  3. Durch ein innovatives Cost-loss-Modell zur monetären Abschätzung des Mehrwertes des gewählten Ansatzes.
  4. Durch Prüfung der Tauglichkeit des Ansatzes an mehreren vereisungsanfälligen Windparkstandorten in Österreich.

Das Projektkonsortium

Das Projektkonsortium besteht aus Vertretern der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG), des Insituts für Meteorologie und Geophyisk der Universität Wien, dem österreichischen Energieversorger VERBUND Hydro Power GmbH und der Schweizer Firma Meteotest. Das Projektkonsortium ist so konzipiert, dass Expertisen aus jedem Teilbereich (Meteorologie, Vereisung an Strukturen, Messung und Betrieb) vorhanden sind. Als Endergebnis liegt ein getestetes Konzept für eine innovative Betriebsführung unter Vereisungsbedingungen und unter unter Einbeziehung von Wahrscheinlichkeitsprognosen vor.

Fördergeber: Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Energieforschungsprogramms 2015 durchgeführt.

Abb. 1: Foto eines Rotorblattes und umgebender Windkraftanlagen im VERBUND-Windpark Ellern in Rheinland-Pfalz, Deutschland. (Copyright VERBUND (Fink))
Abb. 2: Ein Fall starker Vereisung an Rotorblatt und Gondel aus einem der vergangenen Winter. (Copyright VERBUND (Fink))

Weiterführende Literatur

Aktuelle Forschungsbeiträge

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Letzte Änderung: 20.02.2017 - 16:58