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Projekt zur Entwicklung von neuen Verfahren zur Überwindung des Störeinflusses von Windenergieanlagen auf Wetterradarsysteme gestartet

06.12.2019

Der Ausbau der Windenergie an Land ist für das Gelingen der Energiewende eine zentrale Säule. Ein wesentlicher Faktor für die Windenergienutzung ist die Flächenbereitstellung. Raumnutzungskonflikte werden zunehmend zum Hemmnis des Ausbaus. Im Fokus des neuen Projektes RIWER steht der Raumkonflikt zwischen Windenergieanlagen (WEA) und Wetterradaranlagen (WRA) des Deutschen Wetterdienstes (DWD).

 

 

WEA, die sich im Sende- und Empfangsradius einer WRA befinden, stören das Radarecho erheblich und können somit die Wetterbeobachtungsmöglichkeiten in niedrigen Elevationen stark einschränken oder gänzlich unmöglich machen. Die Störungen, die WEA in Radardaten erzeugen können, reichen von einzelnen gestörten Raumzellen (range gates) bis hin zu großen Raumvolumina im Fall von ausgedehnten Windparks. Je nach Windrichtung ändert sich der Radar-Rückstreuquerschnitt bzw. die komplexe Radarsignatur mit der Gondelstellung der WEA, was die Anwendung herkömmlicher Signalbereinigungsverfahren unmöglich macht. Aus diesem Grund planen die Verbundpartner im Rahmen dieses Vorhabens die Entwicklung von neuen Verfahren und Technologien zur Überwindung des Störeinflusses von WEA auf Wetterradardaten.

Im Rahmen des neu eingerichteten Projektes RIWER kooperiert die PTB mit der Hochschule Neubrandenburg, der Technischen Universität Chemnitz, der Fachagentur für Windenergie an Land e.V., dem Deutschen Wetterdienst sowie der FCS Flight Calibration Services GmbH. Übergeordnetes Projektziel ist es, die Nutzung des Wetterradars in Gebieten mit WEA-Bestand oder WEA-Zubau für den DWD zu ermöglichen und damit den Ausbau regenerativer Energien in der Bundesrepublik Deutschland zu unterstützen. Dazu sind neue mathematischen Verfahren (Algorithmen) zur Erkennung und Rekonstruktion der atmosphärischen Radarechodaten in Daten-Segmenten mit WEA-Störechos zu entwickeln. Zur Verifikation der entwickelten Rekonstruktionsverfahren sowie dem Test und Evaluation der entwickelten Verfahren in DWD-Test-Umgebungen und im Gesamtsystem des DWD sind geeignete Datenfusionsmodelle zu entwickeln. Diese sollen auch aufzeigen, in welchen Situationen die rein algorithmischen Verfahren nicht mehr hinreichend sind und ein Einsatz spezieller Gapfiller-Radare notwendig wäre.

Dieser gesamte Kontext soll durch Vor-Ort-Messungen mit einer ferngesteuerten Messplattform validiert werden. Die PTB führt dazu Messungen der polarimetrischen komplexwertigen Signale von Wetterradaren des DWD (5,62 GHz) mit einem Oktokopter bis zu einer Höhe von 500 m über Grund durch. Diese Messdaten reichen von den Messungen des Wetterradars (WRA) in durch WEA oder anderen Bauten unbeeinflussten Raumbereichen, der Erfassung der Signalintegrität von WRA hinter einzelnen WEA oder hinter Windparks, der azimuth- und betriebsparameter-abhängigen Reflektivität von WEA bis zum Nachweis der höhen- und seitenabhängigen Abschattung von Raumbereichen hinter WEA.