Im März 2023 wurde das Forschungstestfeld zur Windenergie WINSENT ("Wind Science and Engineering Test Site in Complex Terrain") auf der Schwäbischen Alb in Betrieb genommen. Ein Windenergie-Testfeld in dieser Ausstattung und in derartig komplexem Gelände gilt als weltweit einzigartig. Das ZSW setzt hier einen wichtigen Meilenstein, um Windenergieanlagen noch effizienter und leistungsfähiger, aber auch leiser und langlebiger zu machen. Die auf dem Forschungswindtestfeld erarbeiteten wissenschaftlichen Ergebnisse werden auf kommerzielle Großanlagen übertragen. Die Industrie erhält so gezielt neue Impulse und wichtige Daten für ihre eigene Entwicklungsarbeit. Mit der begleitenden Naturschutzforschung wird zudem gezeigt, dass die Nutzung der Windenergie mit dem Artenschutz vereinbar ist.
Die Vorhaben WINSENT und WINSENT-BW werden vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) sowie vom Umweltministerium Baden-Württemberg gefördert.
Das Forschungstestfeld besteht aus zwei Windenergieanlagen mit einer Nennleistung von jeweils 750 Kilowatt und einer Nabenhöhe von 73 Metern bestehen. Ihr Rotordurchmesser beträgt 54 Meter, die Gesamthöhe damit 100 Meter. Zum Alleinstellungsmerkmal des Projekts zählt, dass die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen jederzeit uneingeschränkten Zugriff auf die komplette Steuerungstechnik und die Konstruktionsdaten der Anlagen haben. So können sie alle Abläufe exakt analysieren und steuern. Zudem existieren numerische Modelle und digitale Zwillinge in unterschiedlicher Detaillierungstiefe, welche die Skalierung der Ergebnisse auf größere Windenergieanlagen erlauben. Zudem sind die Windkraftanlagen vom Fundament bis zu den Rotorblättern mit Messsensoren ausgestattet.
Neben den beiden Forschungswindenergieanlagen wurden vier meteorologische Messmasten mit einer Gesamthöhe von je 100 Metern im Bereich der Einströmung sowie im Bereich des Nachlaufes in der Hauptwindrichtung errichtet.
Sie erfassen mit eigener umfangreicher Messsensorik Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck sowie weitere meteorologische Parameter.
Um die Windströmung zu erfassen, wird das Messsystem Lidar eingesetzt. Lidar (Light detection and ranging oder Light imaging, detection and ranging) ist eine dem Radar verwandte Methode zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung sowie zur Fernmessung atmosphärischer Parameter. Mit dem System können unter anderem virtuelle Messmasten vor und über dem Albtrauf gebildet werden. Lidar zeichnet auch in großen Höhen über dem Testfeldgelände sämtliche Windparameter auf.
Drei sogenannte Eddy-Kovarianz-Systeme im Feld erfassen den Energieaustausch zwischen dem Boden und der Atmosphäre unter Berücksichtigung von Parametern wie Wärmestrahlung, Feuchte, Bodenbeschaffenheit, Lufttemperatur und Wind. Ein weiteres System, das sogenannten Ceilometer, detektiert sowohl Tags als auch Nachts die Wolkenhöhe, den Bewölkungs- und Bedeckungsgrad, die vertikale Sichtweite, die Höhe der Aerosolschicht und die Grenzschicht über dem Testfeldgebiet.
Weitere Messsysteme im Feld erfassen den Energieaustausch zwischen dem Boden und der Atmosphäre unter Berücksichtigung von Parametern wie Wärmestrahlung, Feuchte, Bodenbeschaffenheit, Lufttemperatur und Wind.
Die Forschungsplattform WINSENT stellt eine reale, sowie eine virtuelle Umgebung für die Erforschung des dynamischen Verhaltens von Windenergieanlagen in komplexem Gelände, sowie zur Erprobung neuer Technologien und Regelungsstrategien bereit. Der neuentwickelte WINSENT-Basisregler und mindestens ein numerisches Anlagenmodell werden anderen Forschungseinrichtungen und Instituten im Sinne des Open-Data-Konzepts am Ende des laufenden Vorhabens zur Verfügung gestellt. Ebenfalls auch Messdaten mindestens eines meteorologischen Mastes werden als 10min.-Mittelwerte der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.
