Turbulenz durch Abschattung (Nachlaufeffekte)
Wenn eine Windenergieanlage dem Wind Energie entzieht, verringert sich auch die Windgeschwindigkeit hinter der Anlage.
Diese Energieentnahme erfolgt nicht gleichmäßig, was letztlich zu starken Schwankungen der Windgeschwindigkeit führt. Die dadurch entstehenden Turbulenzen im Nachlauf der Anlage führen zu einer unregelmäßigeren Anströmung und höheren Lasten der im Nachlauf befindlichen Windenergieanlagen. Anlagen, die von diesen Nachlaufeffekten beeinflusst werden, produzieren weniger Energie und verschleißen schneller.
Bei der Planung von Windparks mit mehreren Windenergieanlagen ist es daher sehr wichtig, dass die Windparkaufstellung so gestaltet wird, dass aus häufig auftretenden Windrichtungen möglichst wenige Abschattungseffekte im Windpark entstehen.
Da Klima und Wetter jedoch nicht zu 100 % vorhersagbar sind, kann es vorkommen, dass Anlagen häufiger abgeschattet werden als ursprünglich geplant.
Es ist daher durchaus spannend, die durch Abschattung in einem Windpark verursachten Effekte zu untersuchen.
Turbulenzrose und Windrichtungsverteilung
Im obigen Bild ist eine Turbulenzrose zu sehen.
Diese Darstellung beschreibt die mittlere Turbulenzintensität aus den verschiedenen Windrichtungen.
Man erkennt beispielsweise, dass aus ca. 25° und 260° höhere Turbulenzintensitäten gemessen wurden. Genau in diesen Richtungen befinden sich auch die benachbarten Anlagen.
Diese Darstellungsform ermöglicht es, die mittlere Turbulenzintensität aus abgeschatteten Richtungen direkt mit jener aus Freiströmungsrichtungen zu vergleichen.
In diesem Fall bewirkt die Abschattung einen Anstieg der Turbulenzintensität von ca. 14 % auf 30 %, was einer Verdopplung entspricht.
Interessanterweise zeigt sich im Bild ein inverses Phänomen der Kompassrose.
Lesen Sie in unserem nächsten Beitrag, wie sich daraus ein Faktor berechnen lässt, der beschreibt, welcher Anteil der Betriebsstunden die Anlage abgeschattet war.
