Klassische Windfeldmodelle bilden Wind oft gleichmäßiger ab als er in der Realität weht − ein Problem auch für Windkraftanlagenbauer. Forscher haben nun eine Lösung gefunden.

 

Extreme Schwankungen der Windgeschwindigkeit treten in der natürlichen Umwelt weit häufiger auf als in den üblicherweise verwendeten Modellen, das haben Forscher bereits 2012 herausgefunden. "Ein Ereignis, das der üblicherweise angewandten Gauß-Statistik zufolge alle 1.250 Jahre stattfinden sollte, ereignet sich in der Realität einmal pro Stunde", so der Oldenburger Physiker Prof. Dr. Joachim Peinke. Weil eine möglichst realitätsnahe Berechnung der Windgeschwindigkeiten aber unter anderem für die Hersteller von Windkraftanlagen wichtig ist, hat er in einem Team unter der Leitung von Dr. Jan Friedrich am Institut für Physik der Universität Oldenburg und vom Zentrum für Windenergieforschung "ForWind" ein neues Windfeldmodell entwickelt.

Für ihre Berechnungen überlagern die Forscher für jeden Raumpunkt mehrere leicht voneinander abweichende Gauß-Statistiken nach dem Zufallsprinzip. Die statistischen Eigenschaften des daraus berechneten Windfeldes könne das Team nach Wunsch so einstellen, dass die Stärke und Häufigkeit von Turbulenzen am jeweiligen Standort auch tatsächlich der Wirklichkeit entsprechen, wie die Universität jetzt mitteilte. So werde es möglich, mit relativ geringem Rechenaufwand dreidimensionale, realitätsnahe Windfelder inklusive Turbulenzen anzufertigen.

Zudem entwickelte das Team eine Methode, um aus Daten weniger Messpunkte mit dem Modell vollständige, realitätsnahe Windfelder zu berechnen: "Wir können den Raum zwischen gitterartig angeordneten Messpunkten sozusagen auffüllen", so Friedrich. Diese neue Möglichkeit sei ebenfalls für Anwendungen in der Windindustrie interessant.

Die Studie wird detailliert in der Zeitschrift PRX Energy der American Physical Society vorgestellt. Die Arbeit wurde teilweise durch das Bundeswirtschaftsministerium im Rahmen der Vorhaben "EMUwind" (Erweiterte Modellierung und Unsicherheitsbetrachtung von atmosphärischen Windfeldern auf Basis hochaufgelöster Messungen) und "PASTA" (Präzise Auslegungsmethoden von komplex gekoppelten Schwingungssystemen moderner WEA in turbulenter Anregung) gefördert.