Neues Windkraft-Testfeld auf der Schwäbischen Alb

Die Forschungseinrichtung ist auf der Schwäbischen Alb im Landkreis Göppingen errichtet worden und steht dem Windenergie Forschungscluster Süddeutschland („WindForS“) ebenso wie der heimischen Industrie zur Verfügung. Betrieben wird das Testfeld „WINSENT“ (Wind Science and Engineering Test Site in Complex Terrain) vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), das es gemeinsam mit den Universitäten Stuttgart und Tübingen, der Technischen Universität München, dem Karlsruher Institut für Technologie sowie den Hochschulen Aalen und Esslingen konzipiert, entwickelt und errichtet hat.

Weltweit erste Anlage in bergigem Gelände

„Das neue Winsent-Testfeld ist die erste Forschungseinrichtung dieser Art in bergigem Gelände – weltweit. Bisher steht nur jede fünfte Windkraft-Anlage in bergigem Gelände. Für einen wirkungsvollen Hochlauf brauchen wir deutlich mehr“, erklärte dazu Ministerpräsident Winfried Kretschmann (Grüne).

Aktuell stehen die meisten Windenergieanlagen in relativ flachem Gelände, vor allem in küstennahen Ebenen. Winsent soll in erster Linie neue Erkenntnisse zur effizienten Standorterschließung und dem zuverlässigen Betrieb von Windrädern in bergigem Gelände liefern, etwa zur Standortbewertung, für Ertragsgutachten oder zur technischen Lebensdauer von Komponenten.

Das Windenergietestfeld liegt am Rand des Stöttener Berges an der Gemarkungsgrenze der Städte Donzdorf und Geislingen an der Steige auf einer unbewaldeten Freifläche oberhalb einer Geländesteilstufe, dem Albtrauf. Die Windgeschwindigkeit ist für die Forschung ausreichend hoch und weist große Turbulenz sowie wechselnde Schrägströmungen auf. „Das Gelände passt perfekt zu unseren Forschungsthemen, die auch international auf großes Interesse stoßen“, betonte Projektleiter Andreas Rettenmeier.

Am Standort stehen vier 100 Meter hohe meteorologische Messmasten, jeweils paarweise vor und hinter den beiden Forschungswindenergieanlagen. Sie zeichnen in unterschiedlichen Höhen Geschwindigkeit und Richtung des Windes, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck auf. Laseroptische Messsysteme erfassen zusätzlich die An- und Nachlaufströmung der Anlagen.

Digitale Zwillinge übernehmen Skalierung

Die beiden baugleichen Windräder haben eine installierte Leistung von je 750 kW, der Rotordurchmesser beträgt 54 Meter, die Gesamthöhe knapp 100 Meter. Sie sind damit vergleichsweise klein, aber für die Forschungsaufgaben gut geeignet, da sich Umbaumaßnahmen für die Erprobung einzelner Elemente leichter umsetzen lassen.

Außerdem können die Ergebnisse mithilfe digitaler Zwillinge auf moderne Großanlagen skaliert werden können. Die Anlagen sind vom Fundament bis zu den Rotorblättern umfangreich mit Messsensoren ausgestattet. Vor allem auch der uneingeschränkte Zugriff auf die Konstruktionsdaten und die Steuerung machen das Testfeld zu etwas Besonderem.

Für Experimente und Erprobungen werden Forscherinnen und Forscher eine der beiden Windenergieanlagen mit Neuentwicklungen ausrüsten, die zweite bleibt unverändert und dient als Referenz. So kann die Wirksamkeit von Innovationen durch den direkten Vergleich nachgewiesen werden.

Neben der rein technischen Forschung ermöglicht Winsent am Standort auch eine umfangreiche Naturschutzbegleitforschung. Sie zielt auf die Vermeidung von Konflikten zwischen Artenschutz und Klimaschutz ab und adressiert damit einen wesentlichen Kritikpunkt an der Windenergienutzung.

Für die Errichtung des Testfeldes wurden Fördergelder in Höhe von etwa 13 Millionen Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz sowie vom Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg bereitgestellt.