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ICE CONTROL

Vereisungsepisoden führen an Windkraftanlagen (WKA) in mittelhohen und höheren Lagen (600-1500 m Seehöhe) zu ungeplanten Stillstandszeiten und in weiterer Folge zu massiven Ausgleichsenergiekosten im Winterhalbjahr. Darüber hinaus führen ungenaue Vereisungsprognosen zu erhöhten Ertragsverlusten, Kosten durch den unnötigen Betrieb der Rotorblattheizung und zu zusätzlichen Personalkosten zum Start der Rotorblattheizung und Wiederinbetriebnahme der WKA. Diese Problematik wird in Österreich durch den weiteren Ausbau von WKA an Standorten im erwähnten Höhenlagenbereich weiter zunehmen, wodurch es in Zukunft zu einer verstärkten Nachfrage nach präziseren Vereisungsprognosen kommen wird.

Die Motivation des Projektes ICE CONTROL liegt in der messbaren Verbesserung dieser Vereisungsprognosen. Vereisungsprognosen entstehen in einer Modellkette durch Prognosen der meteorologischen Modelle gekoppelt mit einem Vereisungsmodell und der Übertragung auf das Rotorblatt. Jeder dieser Prognoseschritte ist mit einer erheblichen Unsicherheit behaftet.

Ziel des Projektes ist es, diese Unsicherheit durch Ensemble-Prognosen zu quantifizieren und aus den bekannten Unsicherheiten der Vereisungsprognose (Wahrscheinlichkeitsprognosen) einen Mehrwert im Sinne einer optimierten Betriebsführung zu erhalten. Dies stellt den wesentlichen Innovationsschritt dar. Die Ensembles werden durch Variation der Eingangsdaten und durch Variation der Turbulenz- und Wolkenphysikparametrisierung im meteorologischen Modell erzeugt und dann an die zu wählenden Vereisungsmodelle als Eingangsparameter weitergegeben. In einer im Rahmen des Projektes durchgeführten Messkampagne werden Vereisungsdaten für die Verifikation gewonnen. Die Konzeptionierung und Auswahl des Messequipments erfolgt auf Basis der Ergebnisse einer laufenden Studie des VGB PowerTech e. V. (europäischer technischer Fachverband für die Strom- und Wärmeerzeugung).

Der Mehrwert dieses Ansatzes wird in mehreren Schritten quantifiziert.
a) Durch Verifikation der Wahrscheinlichkeitsprognosen mittels eigens durchgeführter Messungen meteorologischer Parameter und Vereisungsparameter an einer WKA.
b) Mittels Benchmarking derzeitiger „State-of-the-art“-Vereisungsprognosen mit den Wahrscheinlichkeitsprognosen – ein weiteres Novum, ein derartiger Benchmark-Test wurde noch nie durchgeführt.
c) Durch ein innovatives Cost-loss-Modell zur monetären Abschätzung des Mehrwertes des gewählten Ansatzes.
d) Durch Prüfung der Tauglichkeit des Ansatzes an mehreren exponierten Windparkstandorten in Österreich.

Das Projektkonsortium ist so konzipiert, dass Expertisen aus jedem Teilbereich (Meteorologie, Vereisung an Strukturen, Messung und Betrieb) vorhanden sind. Als Endergebnis liegt ein getestetes Konzept für eine innovative Betriebsführung unter Vereisungsbedingungen und unter Einbeziehung von Wahrscheinlichkeitsprognosen vor.

Steckbrief

Projektnummer
853575
Koordinator
Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Projektleitung
Alexander Beck, alexander.beck@zamg.ac.at
Förderprogramm
Energieforschung (e!MISSION)
Dauer
04.2016 - 03.2019
Budget
925.536 €