Rationeller Energieeinsatz

Ansprechpartner

Prof. Dr. -Ing. Jürgen Voss

Solarmesstechnik

Die Photovoltaik leistet einen wichtigen Beitrag zur zukünftigen Stromversorgung. Das Potenzial der Photovoltaik (PV) hängt von drei Faktoren ab: der solaren Einstrahlung. der Größe der geeigneten Fläche, um Solarmodule zu installieren, und von der verfügbaren Technik.

Die Internationale Energieagentur schätzt, dass die Solarenergie nach 2060 bis zu ein Drittel des globalen Energieverbrauchs decken könnte. Deshalb bleibt es vermutlich bei zweistelligen Wachstumszahlen weltweit und das über Jahrzehnte.

Daher bieten wir zur Entscheidungsfindung und zur späteren Verifikation folgende Leistungen an:

- Hochaufgelöste Messungen zur Ertragsabschätzung und Verifikation.
- Beratung und Durchführung von Messungen für Solaranlagen.
- Monitoringlösungen für Solarparks

Die genaue Kenntnis der solaren Ressourcen ist wichtig für die möglichst effiziente Umwandlung von Strahlung in Solarenergie. Die globale horizontale Bestrahlungsstärke ist die Gesamtmenge der Sonneneinstrahlung, die von der Sonne auf eine horizontale Fläche trifft. Dieser Wert ist eine Basisinformation für Photovoltaikanlagen und umfasst sowohl die direkte Normalstrahlung als auch die diffuse horizontale Bestrahlungsstärke. Die direkte Normalstrahlung ist die Sonneneinstrahlung, die von einer Fläche senkrecht zur Sonnenrichtung empfangen wird. Diese ist für konzentrierende solarthermische Anlagen und Nachführeinheiten von Bedeutung. Die diffuse horizontale Bestrahlungsstärke ist die Bestrahlung ohne die direkte Einstrahlung. Diese diffuse Bestrahlung wird durch die Streuung von Molekülen und Partikeln in der Atmosphäre verursacht.

Wir sind in der Lage, alle diese Parameter zu erfassen und zwischen der Richtung aller Bestrahlungskomponenten zu unterscheiden. Im Gegensatz zu klassischen Pyranometern reagiert das neue Gerät auf die Sonneneinstrahlung mit einem Winkelbereichssensor anstelle einer einzelnen, horizontal ausgerichteten Rezeptorfläche.

Messungen für Windkraft

Onshore und Offshore

Egal ob vor der Küste, im Meer oder an Land: Windkraftanlagen wandeln die kinetische Energie des Windes, also die Bewegungsenergie, in elektrische Energie um. Die Windströmung wirkt auf die Rotorblätter ein und versetzt sie in eine Drehbewegung. Die Rotationsenergie wird an einen Generator weitergegeben, der sie wiederum in Strom umwandelt.

Um das Potential von On- oder Offshore-Windenergie bestmöglich zu nutzen, ist die genaue Kenntnis der windklimatologsichen Kenntnisse unabdinglich. Die Windverhältnisse sind die Basis einer jeden Kalkulation bezüglich der technischen und wirtschaftlichen Auslegung des Windprojektes. Durch eine über 25 jährige Erfahrung in diesem Bereich bieten wir eine Vielzahl von Optionen zur Bestimmung des Windpotentials an.

Vier große Offshoremess-Kampagnen haben wir von der Planung bis zum Probebetrieb betreut und darüber hinaus begleitet. Die Auswertung sowie die Qualitätskontrolle und Einordnung der erhobenen Daten oblag uns ebenfalls.

Die Beratung zum Messprojekt, Durchführung und Auswertung der Messungen sind die Grundlage eines weiteren Planung des Windparks. Ob die Messung mittels konventioneller Messtechnik mit Schalensternanemometern und Windfahnen erfolgen soll, ob Ultraschallanemometer zum Einsatz kommen sollen oder die Messung mittels Remotesensing durchgeführt werden soll, ist dabei stark von den Randbedingungen abhängig. Hybridmessungen mit konventioneller Messtechnik, Ultraschall und Lidarmessungen waren dabei eine gute Option zur Qualitätsabschätzung der erhobenen Daten.

Auch die Messung mittels Dual-Lidar kann eine sinnvolle Entscheidung sein, dadurch eröffnen sich interessante Optionen für das Windparklayout.

Windpotentialstudien

Die forcierte Nutzung der Windenergie in weiten Teilen Deutschlands führt für die Energieversorgungsunternehmen zu neuen Aufgabenstellungen. Technisch werden an die Energieversorgungssysteme immer größere Anforderungen bezüglich ihrer Zuverlässigkeit aber auch an die Fähigkeit, sich an die ändernden Randbedingungen anzupassen, gestellt. Man geht dabei in vielen Szenarien für zukünftige Energieversorgungskonzepte davon aus, dass das heute vorhandene „klassische“ Energieversorgungssystem mit seinen konventionellen Kraftwerken in der Lage sei, durch einen „Ausbau“ den zukünftigen Fragen gerecht zu werden.

Um aber die zukünftigen Fragestellungen frühzeitig erfassen zu können, braucht es gewisser Randbedingungen. Ziel unserer Studien ist es, speziell für besondere Landschaften eine Verfeinerung der Ergebnisse großer Studien zu erreichen. Gerade die landschaftlichen und topographischen Besonderheiten in einigen Regierungsbezirken haben für die Windenergienutzung starke Auswirkungen.

Sinn einer solchen Studie ist es nicht, jeden einzelnen Standort für eine Windkraftanlage zu untersuchen und Aussagen über die Zukunftsfähigkeit der Nutzung zu machen. Vielmehr wird auf Basis freiverfügbarer Informationen ein Ausbaupotential abgeschätzt und bewertet. Als Quellen dienen hierbei z.B. Gebietsentwicklungspläne der Regierungsbezirke in NRW, Regionalplanungen in Niedersachsen, sowie freiverfügbare Daten über das Windpotential in Deutschland vom DWD oder eigene Messungen bzw. Energieerträge bestehender Windenergieanlagen.

Für Windenergie an Land soll eine Länderöffnungsklausel im Baugesetzbuch eingeführt werden. Diese soll den Ländern die Möglichkeit einräumen, einen Mindestabstand von bis zu 1000 Metern zwischen Windenergieanlagen und Wohngebäuden in ihre Landesgesetze aufzunehmen. Gerade die allgemeinen Abstandregeln für Windenergieanlagen von der Wohnbebauung können einen gravierenden Einfluss auf das Windleistungspotentials haben.

Solche Studien können zeigen, dass ein genereller Ansatz zur Bewertung und zur Bestimmung des möglichen Windausbaupotentials ohne Berücksichtigung der landschaftlichen Eigenarten zu Fehleinschätzungen führen kann. Nur durch die genaue Analyse der Siedlungsstruktur unter Berücksichtigung der zeitlichen Abfolge der Bebauung mit Windkraftanlagen, sowie der regionalen Gesetzgebung kann das Potential besser abgeschätzt werden. Schon der Unterschied zwischen den beiden Bundesländern macht dieses deutlich. Der Schutz der Anwohner ist das Ziel beider Bundesländer, aber die jeweiligen Verordnungen sind deutlich unterschiedlich. Somit kann oft das Repoweringpotential nicht voll genutzt werden, da viele „Alt-Windkraftanlagen“ mit den neuen Verordnungen nicht konform sind. Somit werden diese Windkraftanlagen weiter betrieben und auch später nicht ersetzt.