Forschungsschwerpunkt: Windenergie

 

Es steht außer Frage, dass die Windenergie in den kommenden Jahrzehnten einen wesentlichen Beitrag zur Umstellung der Energiebereitstellung auf erneuerbare Energieträger leisten wird. Daher ist es entscheidend möglichst frühzeitig jene Punkte und Technologien zu identifizieren die besonders vielversprechend sind und gleichzeitig Fehlentwicklungen zu vermeiden. Hierbei stehen weniger ökonomische Gesichtspunkte im Vordergrund, als Fragen der Sicherheit in technischer, sozialer und systemischer Sicht.
Der Schwerpunkt der Beschäftigung des ISR mit Windenergie liegt in der Betrachtung des Eisabfalls und Eiswurfs. Bei entsprechender Wetterlage kommt es an Windkraftanlagen zur Vereisung der Rotorblätter, wobei die Bewegung der Blätter diesen Effekt noch verstärkt. Durch die Drebewegungen der Rotorblätter wird das angesetzte Eis wenn es sich ablöst weg geschleudert, wobei vergleichsweise große Wurfweiten möglich sind. In den meisten österreichischen Bundesländern besteht daher die Forderung, dass Großwindkraftanlagen mit Eissensoren ausgestattet sein müssen, die diese bei Detektion von Vereisung abschalten. Nach Abschaltung kommt es nur noch zu sogenannten Eisfall, d.h. das angesetzte Eis fällt von der Anlage und wird ggf. durch vorherrschenden Wind weitertransportiert.
Das ISR erforscht dieses Thema seit 7 Jahren intensiv, wobei es als weltweit erste und einzige Institution Experimente im Maßstab 1:1 durchführt. Dazu wurden und werden regelmäßig Eisabfall-Ereignisse beobachtet und die am Boden aufschlagenden Fragmente eingesammelt und vermessen. Auf der Basis dieser Daten wurden naturnahe Probekörper erstellt und von Windkraftanlagen sowie von Hubschraubern abgeworfen. Neben dem Gewinn eines besseren Verständnisses dieser Problematik dienen die gewonnen Daten auch zum Erstellen von Gutachten zum Eisabfall, von denen am ISR bereits an die 100 verfasst wurden.
Bei Kleinwindkraftanlagen, die typischerweise geringe Leistungen im Bereich von <20kW aufweisen und auf Gebäuden oder separaten Türmen in Höhen von 10-20 m montiert werden, liegen deutlich andere Anforderungen als bei der Großwindkraft vor. So ist der ökonomische Betrieb solcher Anlagen in Österreich sehr schwierig, weshalb die Anlagen- und Installationskosten gering gehalten werden müssen. Gleichzeitig besteht der Wunsch, diese Anlagen um urbanen Raum einzusetzen, in dem ja nur wenige Möglichkeiten der Energiegewinnung bestehen. Dies führt aber auch zu sehr hohen Ansprüchen an die Sicherheit.
In diesem Zusammenhang wurde vom ISR die Methode der probabilistischen Sicherheitsanalyse, die überwiegend in der Großanlagentechnik, vor allem in der Nukleartechnik, eingesetzt wird, auf die Kleinwindkraft übertragen. Die Betrachtung der verschiedenen Ereignispfade dieser Analyse erlaubt die Identifikation möglicher Verbesserungen und eine Einschätzung der Effizienz derselben.
Weiters wurde der bei Kleinwindkraft unvermeidliche Eiswurf untersucht. Auch dazu wurden 1:1 Experimente durchgeführt und die sich ergebenden Wurfweiten vermessen.

Universität für Bodenkultur Wien