Wie sich die Leistungsabgabe eines Windparks im Minutenbereich am besten vorhersagen lässt und wie groß die Unsicherheit der Vorhersage bei starken Änderungen der Windgeschwindigkeit ist, wollen Forscherinnen und Forscher des Stuttgarter Lehrstuhls für Windenergie (SWE) der Universität Stuttgart und des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit rund 1,14 Millionen Euro geförderten Forschungsprojekts Park Cast nun feststellen.
Präzise Leistungsprognose
Der Anteil der erneuerbaren Energien und speziell der Windkraft steigt stetig. Um für den Verbraucher ein stabiles Netz zu sichern, sind minutengenaue Vorhersagen der Leistungseinspeisung in das Energienetz unbedingt nötig. Trotz der ständigen Schwankung der Leistung der Windenergieanlagen muss also gewährleistet sein, dass sich die Erzeugung und der Verbrauch des Stroms immer die Waage hält. Mit Hilfe von präzisen Prognosen der in naher Zukunft erzeugten Leistung eines Windparks ist es für den Netzbetreiber möglich besser zu planen, wie der Energiemix zustande kommen soll und ob beispielsweise bei einer ankommenden Windflaute rechtzeitig ein Gaskraftwerk hochgefahren werden muss, um die wegfallende Leistung zu kompensieren.
Genaue Leistungsvorhersage
Zu diesem Zweck haben die Stuttgarter Forscherinnen und Forscher ein Pilotprojekt auf dem Offshore-Forschungswindpark Alpha Ventus vor der niedersächsischen Nordseeküste in der Deutschen Bucht gestartet. Ziel ist es, die abgegebene Leistung der dortigen zwölf Windenergieanlagen in einem Zeitbereich bis 60 Minuten möglichst genau vorherzusagen. Dazu wird ein Lidargerät eingesetzt. Dieses Laser-Messinstrument, das auf der Gondel einer der 5MW-Anlagen installiert wird, kann die Windgeschwindigkeit in bis zu zehn Kilometer Entfernung messen. Das Lidargerät soll die Einströmung des Parks messen und diese Information als Grundlage für die Vorhersage bereitstellen.
Mit Hilfe eines lokalen, numerischen Wettermodells, welches den Zustand der Atmosphäre am Standort abbildet, kann durch Eingabe beziehungsweise Assimilation der gemessenen Windgeschwindigkeitswerte aus wenigen Kilometern Entfernung, die Strömung des Windes zum Windpark hin errechnet und prognostiziert werden. Mit Hilfe eines Parkleistungsmodells, also der Kenntnis, bei welcher Windgeschwindigkeit der Windpark wie viel Leistung erzeugt, kann dann die zukünftig abgegebene Leistung berechnet werden. Hierzu werden auch aktuelle Methoden des Maschinellen Lernens eingesetzt.
Kürzestfristvorhersagen der Windleistung
Mit dem Projekt Park Cast knüpft das Messtechnikteam des SWE an das Vorgängerprojekt Vorkast an, in welchem sogenannte Kürzestfristvorhersagen der Windleistung einer einzelnen Windenergieanlage mittels Lidarmessung untersucht wurden. Die Universität Stuttgart ist mit diesem Projekt als Partner an der RAVE Initiative (Research at Alpha Ventus) beteiligt.
