Numerische Untersuchung des Verhaltens von Windenergieanlagen in komplexem Gelände unter turbulenter atmosphärischer Zuströmung

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Christoph Schulz

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Die Windenergie ist ein beständig wachsender Zweig der Stromgewinnung aus erneuerbaren Energien. In diesem Kontext wurden zunächst windreiche ebene Flächen für die Windenergie erschlossen. Die Verfügbarkeit dieser Flächen ist allerdings begrenzt, weswegen zunehmend auch andere Flächen oder Standorte niedriger Windgeschwindigkeiten in Planungen genutzt werden. Gerade in schwachwindigen Regionen stellen komplexe Gelände dabei einen wichtigen Faktor dar, da durch orographische Gegebenheiten eine lokale Geschwindigkeitserhöhung und folglich eine Steigerung der Leistungsentnahme erreicht werden kann. Zugleich ändern sich im Gelände jedoch auch die Lasten und die Aerodynamik einer Windenergieanlage. Diese Arbeit soll einen Beitrag zum besseren Verständnis des Verhaltens von Windenergieanlagen im komplexen Gelände und zum besseren Verständnis der lokalen Windverhältnisse im komplexen Gelände leisten. Hierzu werden sowohl numerische Untersuchungen eines Geländes und einer Windenergieanlage durchgeführt als auch Messungen im Gelände ausgewertet. Zum einem wird ein Gelände auf der Schwäbischen Alb unter turbulenter atmosphärischer Zuströmung ohne Anlage betrachtet. Zum anderen wird das Verhalten einer virtuellen Anlage in diesem Gelände mit einer im ebenen bzw. flachen Gelände positionierten Anlage verglichen. Der Einfluss von atmosphärischer Zuströmung und Gelände auf das Anlagenverhalten wird sowohl hinsichtlich Lasten und Leistung als auch der Nachlaufausbreitung im Detail analysiert.