Betrieb von Kleinwindanlagen in der Stadt soll durch Forschungsprojekt verbessert werden

Kleinwindanlagen in der Stadt
Kleinwindanlagen in der Stadt unterliegen oft schwierigen Windbedingungen

Ein internationales Forschungsprojekt beinhaltet die Nutzung von Kleinwindkraftanlagen in der Stadt. Die Umgebungsbedingungen vor allem hinsichtlich der Windbedingungen sind erheblich anspruchsvoller als bei Kleinwindrädern, die auf dem flachen Land installiert werden.

Die Nutzung von Kleinwindanlagen in der Stadt ist durch schwierige Windverhältnisse gekennzeichnet. Während auf einer ebenen Fläche der Wind frei strömen kann, sind urbane Gebiete durch eine Vielzahl von Windbarrieren in Form von Gebäuden gekennzeichnet. Trifft der Wind auf einen Gegenstand, entstehen Turbulenzen bzw. Turbulenzblasen, die ungünstig für den Betrieb einer Windkraftanlage sind. Andererseits ist zu vermuten, dass Häuserschluchten wie ein Windkanal wirken und somit vorteilhaftere Bedingungen hervorrufen könnten.

Die exponierte Lage der Dächer von Hochhäusern könnte ebenfalls ein vorteilhafter Standort für die Aufstellung einer Kleinwindanlage sein. Allgemein stellt sich die Frage, ob und an welcher Stelle eines Dachs eine Kleinwindanlage die besten Bedingungen erfährt. Das gilt auch für Dächer von Ein- und Mehrfamilienhäusern. Es gilt festzustellen, wo die Turbulenzen gering genug sind, um einen wirtschaftlichen Betrieb eines Kleinwindkraftwerks gewährleisten zu können.

Die australische Murdoch University hat sich dieser Problemstellung angenommen. In einem Forschungsprojekt sollen mit Hilfe von Software dreidimensionale Modelle der Windverhältnisse in urbanen Gebieten entworfen werden. Das Projekt ist Teil eines von der Internationalen Energieagentur (IEA) koordinierten Forschungsvorhabens (Task 27), an dem auch Akteure aus Japan und Schweden teilnehmen.

Die Forschungsergebnisse sollen in die Entwicklung kleiner Windräder für die Stadt einfließen. Die besonderen Windbedingungen im urbanen Raum stellen andere Anforderung an die Konstruktion eines Windrads. Der international Standard IEC 61400-2 zur Zertifizierung kleiner Windkraftanlagen legt Rahmenbedingungen zugrunde, die die Verhältnisse frei liegender Standorte widerspiegeln. Man geht von Turbulenzintensitäten von rund 18 % aus. In der Stadt werden für die  Turbulenzintensität allerdings Werte von 24 bis 30 % erreicht.

In der Modellierung urbaner Gebiete und deren Windverhältnisse werden u.a. verschiedene Gebäudehöhen, Windrichtungen und Gebäudeformen einbezogen. Neben neuen Erkenntnissen für die Konstruktion von Kleinwindanlagen, soll auch ein besseres Verständnis für eine optimale Aufstellung gewonnen werden. Man muss davon ausgehen, dass es erhebliche Leistungsunterschiede gibt, je nachdem an welcher Stelle eines Daches und in welchem Abstand zur Dachfläche  eine Turbine installiert wird.