Damit die Auswirkungen eines großflächigen Ausbaus von Offshore-Windparks auf die zukünftigen Windverhältnisse messbar werden, hat die Eberhard Karls Universität Tübingen meteorologische Daten erhoben, um die Algorithmen, die zur Berechnung von Winddaten aus Satellitenüberflügen verwendet werden, mit den vor Ort gemessenen Daten zu validieren. Mit Unterstützung des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM kam hierfür ein unbemanntes Flugsystem zum Einsatz.
Eine Säule für die Energiewende ist die Offshore-Windenergie. Werden Windparks errichtet, beeinflussen sie die Windströmungen über dem Meer. Hierzu wurden meteorologische Messdaten gesammelt, um Veränderungen sowie Auswirkungen eines weiteren Windparkausbaus zu untersuchen. Ein Anwendungsbeispiel, bei denen der Einsatz eines unbemannten Luftfahrzeugs wertvolle Erkenntnisse liefert.
Das Fraunhofer IFAM hat die strategische Planung der zweiwöchigen Flugkampagne federführend vorbereitet. Hierzu zählten auch die gemeinsame Erarbeitung des Concept of Operations (CONOPS) und dem zugehörigen Specific Operational Risk Assessment (SORA). Auch entsprechende Notfallchecklisten wurden zusammen vorab im Detail definiert.
„Die Umsetzung solcher Flugkampagnen beinhaltet eine Reihe von Sicherheitsmaßnahmen, die mit engen Betriebsabsprachen der luftfahrtechnischen Stellen vor Ort und den vielfältigen Nutzern des Luftraums in der Deutschen Bucht zusammenhängen. Dies beginnt bei der allgemeinen Luftfahrt, Rettungs- und Marineflieger, der Bundespolizei bis hin zum zivilen Flugplatz und der Schifffahrt. Eine wichtige Rolle spielen dabei auch Systemredundanzen, wie beispielsweise das hier eingesetzte duale Kamerasystem, oder die Nutzung von redundanten Tracking- bzw. Kollisionswarnsystemen“, berichtet Tim Strohbach, Projektleiter in der Abteilung Qualitätssicherung und Cyber-Physische Systeme am Fraunhofer IFAM. „Zusätzlich begleitete das Forschungsschiff »Joseph von Fraunhofer« der Fraunhofer-Gesellschaft das Luftfahrzeug in der ersten Flugphase, um so bei potenziellen Problemen eine schnelle Reaktion zu gewährleisten. Auch der Naturschutzverein »Jordsand« war mit an Bord, um mögliche Einflüsse auf Seevögel zu beobachten“, beschreibt Strohbach das Vorhaben.
Zur Schwierigkeit, einen Windpark zu errichten
Aufgrund der begrenzten nutzbaren Flächen werden Offshore-Windparks in Gruppen, sogenannten Clustern, errichtet. Als Folge beeinflussen sich die Windparks und die einzelnen Anlagen gegenseitig. Im Windschatten hinter den Anlagen entstehen Nachlaufströmungen (Wakes) mit geringeren Windgeschwindigkeiten und stärkeren Turbulenzen. Ziel des vom Fraunhofer IWES koordinierten Projekts X-Wakes, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz BMWK, ist eine Erfassung der Veränderungen der Windbedingungen für den Betrieb von Offshore-Windparkclustern bei großflächigem Ausbau. Dazu werden mit verschiedenen Messmethoden Daten erfasst, auf deren Basis Modelle für künftige Ausbauszenarien entwickelt werden können – ein idealer Auftrag für unbemannte Luftfahrtsysteme.
Bild: Fraunhofer IFAM
Testzentrum für Maritime Technologien auf Helgoland
Das Testzentrum für Maritime Technologien auf Helgoland bietet für solche Vorhaben eine ideale Umgebung. Neben den Forschungsarealen auf dem Festland und im Hafen steht ein 3 km2 großes und 45 m tiefes Testfeld für Über- und Unterwasseranwendungen nur wenige Seemeilen von der Nordseeinsel entfernt zur Verfügung. Forschende und Partner aus der Industrie haben hier alle Möglichkeiten ihre Entwicklungen unter harschen Offshore-Bedingungen sowohl in Langzeitversuchen als auch in kurzzeitigen Prüfszenarien zu erproben. Gleichzeitig können Einsätze mit unbemannten Luftfahrzeugen durch die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Testzentrums professional vorbereitet und von der Insel aus durchgeführt werden. (eve)
