Der Erfolg eines Windkraftprojektes hängt im Wesentlichen von einer zuverlässigen meteorologischen Analyse des Standorts ab, denn nur mit deren Hilfe kann die Windkraftanlage korrekt dimensioniert, eine genaue Ertragsprognose erstellt und folglich ein solides Finanzierungsmodell konzipiert werden. Geeignete meteorologische Daten für einen bestimmten Standort sind meist nicht vorhanden, wenn nicht in unmittelbarer Nähe bereits Windkraftanlagen existieren. Deshalb erfassen Planer an Ort Windrichtung und -geschwindigkeit über einen Zeitraum von sechs bis zwölf Monaten. Das geschieht in der Regel mit Schalenkreuzanemometern, die an Masten befestigt sind. Der Einsatz dieser Masten bedingt allerdings oft einen hohen Aufwand: Die Mastsegmente und die Messtechnik müssen transportiert und vor Ort mit Kranen aufgebaut werden. Bodenanker für die Abspannung der Masten müssen installiert und eine Baugenehmigung muss beschafft werden. Seit 2004 steht ein Fernsondierungsverfahren für Windmessungen vom Boden aus als Alternative zu den unhandlichen Mess-Masten zur Verfügung. Das sogenannte ZephIRSystem, benannt nach dem griechischen Gott des Westwindes, basiert auf Lidar-Technik (Light detection and ranging): Mit einem optischen Fernerkennungssystem, das die Eigenschaften von reflektiertem Laserlicht misst, erhalten die Benutzer Informationen über weit entfernte Objekte. Es wurde bisher hauptsächlich für Strömungsmessungen in der militärischen Luftfahrt eingesetzt. Da Lidar im Gegensatz zu Radar auch auf kleinste Partikel hoch sensibel reagiert, war eine Anwendung in der atmosphärischen Forschung und der Windmessung zwar denkbar, doch war die Technik lange zu teuer und zu komplex für die Anwendung in zivilen Bereichen. Das Rüstungs- und Forschungslabor QinetiQ begann deshalb im Jahr 2001 in enger Zusammenarbeit mit dem dänischen Forschungslabor RISØ die Entwicklung eines kostengünstigen und anwendungsfreundlichen Lidar-Geräts für die speziellen Anforderungen der Windenergieindustrie. Seit 2004 wird das Gerät vertrieben[1].

Messung bis in 150 Meter Höhe

Das Gerät misst die Dopplerverschiebung des an Luftpartikeln (Aerosole, Staub, Wassertröpfchen) gebrochenen Lichts und kann so Geschwindigkeit und Richtung von Luftströmungen vom Boden aus auf fünf frei wählbaren Ebenen bis in Höhen von 150 m ermitteln. Es kann das Windverhalten quantifizieren und somit Informationen über Turbulenzen und Windscherkräfte liefern. Es funktioniert bei Tag und Nacht, bei klarer Luft genauso wie bei bedecktem Himmel und zwischen Temperaturen von –25 °C bis 40 °C. Gegenüber herkömmlichen Instrumenten zeigt ZephIR eine hohe Messübereinstimmung, und die vergleichsweise niedrigen Kosten für Kauf oder Miete des Messgerätes machen die Anwendung dieser Technik sowohl für kleine als auch für grosse Projekte finanziell interessant. Mehr und mehr Windkraftprojekte werden zudem in schwer zugänglichen Regionen entstehen, wo nur leicht zu installierende und wartungsarme Technik von Nutzen ist, denn auch für die Windindustrie ist die Reduktion von Planungszeit und Entwicklungskosten massgebend.

Anmerkungen
[1] Vertrieb durch die schottische Firma Natural Power Ltd.