Kleine Windräder für Dächer, Parks und Einflugschneisen – beste Standorte für höhere Stromausbeute

Frankfurt - Große Megawatt-Anlagen dominieren die Windkraftlandschaft auf freien Flächen und auf offener See. Doch kleine Windräder mit nur einigen Kilowatt Leistung können auch auf Dächern oder Plätzen in den Städten genug Strom für einzelne Gebäude liefern. Da innerorts Häuser, Bäume und Straßenschluchten die Richtung und Stärke der vorherrschenden Winde wesentlich beeinflussen, ist eine genaue und gut überlegte Standortwahl sehr wichtig. Dazu entwickelte nun das Team um Martina Klärle von der Fachhochschule Frankfurt am Main ein automatisiertes Windprognoseverfahren, das aufwendige und teure Windmessungen vor dem Bau überflüssig machen soll. Ihre Methode wird die Wissenschaftlerin Anfang Juli auf der Fachtagung für Angewandte Geoinformatik (AGIT) in Salzburg vorstellen.

„Auf der Basis von hoch aufgelösten Laserscannerdaten einer Region erreichen wir eine Ortsgenauigkeit für die Windpotenziale von bis zu fünf Zentimetern“, sagt Klärle. Grundlage dafür ist ein Satz dreidimensionaler Gebietsdaten, die das Land Hessen aus der Luft mit bis zu 20 Messpunkten pro Quadratmeter erstellt hat. Gebäude, Parks, Straßen oder auch Schienenwege sind darauf detailreich kartiert. Mit einem leistungsfähigen Rechner verknüpften Klärle und Kollegen diese Ortsdaten mit regionalen Windprognosen. So konnten sie das Strömungsverhalten der Winde abhängig von Position und Höhe exakt simulieren und Windgeschwindigkeiten mit einer Genauigkeit von bis zu einem Zehntel Meter pro Sekunde prognostizieren. Besonders geeignet für Kleinwindanlagen waren demnach Orte, an denen die Bebauung dank eines Düseneffekts (Venturi-Effekt) ein Vielfaches der natürlichen Windgeschwindigkeit verursachte.

„Durch einen Baum geht der Wind ein wenig durch, ein Haus dagegen blockt die Strömung komplett ab“, sagt Klärle. Mit ihrem Verfahren lässt sich sogar auf einem Dach die optimale Position ermitteln, da Störeffekte etwa von Schornsteinen, Klimaanlagen oder Aufzugschächten berücksichtigt werden können. Weitere interessante Standorte sieht Klärle auch in den Einflugschneisen von Flughäfen, für die die Kilowatt-Kraftwerke klein genug sind, um nicht zu stören.

Bisher liegen solche detaillierten Windpotenzialkarten für Flächen in Frankfurt und Gießen vor. Auf dieser Basis könnten noch in diesem Jahr erste Kleinwindanlagen an optimalen Positionen installiert werden. Auch eine interaktive Internet-Karte plant Klärle, um Architekten und Stadtplanern die nötigen Daten zur Verfügung zu stellen. Das Potenzial dieser Methode ist ausgesprochen groß. Denn bisher fristen Kleinwindanlagen – mal mit senkrechter, mal mit waagerechter Rotorachse – ein Nischendasein, obwohl sie einen nennenswerten Teil der innerstädtischen Stromversorgung decken könnten.