15. Februar 2024 | Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES) hat für die Planung eines großen Onshore-Windparks in Namibia eine neue Standortbewertungsmethode entwickelt. Sie soll dabei helfen, den zum Hyphen-Projekt der Enertrag SE gehörigen Windpark zu optimieren. Ab 2030 soll er Strom für die Produktion von rund 300.000 t grünen Wasserstoff pro Jahr liefern. Das neue Verfahren könnte auch für vergleichbare Projekte relevant sein.
Hyphen ist auf einer Fläche von 4.000 km² geplant, der Windpark soll eine Leistung von 4 GW haben. Zusammen mit rund 3 GW aus geplanten Solaranlagen soll der Windpark grünen Strom für Elektrolyseure bereitstellen, die mit einer Leistung von 3 GW rund 300.000 t grünen Wasserstoff pro Jahr produzieren könnten.
Das Projekt stelle dabei erhebliche Herausforderungen an derzeitige Standortbewertungsmethoden. Der Windpark soll in Küstennähe südlich der namibischen Stadt Lüderitz entstehen. Dort treffen Passatwinde, extremes Wüstenklima und kalte Atlantik-Strömungen aufeinander. Deswegen setzt das Fraunhofer IWES nun auf einen neuen Ansatz zur Windfeldberechnung, um den Ertrag zu optimieren.
Dr. Bernhard Stoevesandt, Abteilungsleiter für Aerodynamik, CFD und stochastische Dynamik am Fraunhofer IWES, erklärt: „Die richtige Einschätzung eines Standorts ist für den wirtschaftlichen Erfolg eines Windparks von zentraler Bedeutung. Die numerischen Simulationsmethoden ermöglichen eine lokale und zeitabhängige Analyse der Erträge für alle Windenergieanlagenstandorte in einem Projekt in dieser Größenordnung. Damit können Risiken des Projekts nach dem neuesten Stand der Forschung und Entwicklung minimiert werden.”
Realanalysedaten und neue Software-Tools
Das Fraunhofer IWES will die Genauigkeit von Windfeldberechnungen unter Verwendung globaler Realanalysedaten erhöhen. Dies beinhalte die Herunterskalierung der Daten auf wenige Kilometer, was eine deutlich bessere Auflösung für bestimmte Regionen sicherstelle. Das Team beschäftigt sich auch mit der numerischen Strömungssimulation (CFD) von Wind in komplexen Geländen, indem Daten von mesoskaligen Simulationen erfasst und auf einer Mikroskala darstellt werden.
Der Ansatz einer Zeitreihenanalyse erhöhe die Genauigkeit, da saisonale und tageszeitliche Einflüsse auf die Windverhältnisse berücksichtigt werden. Um ein Höchstmaß an Präzision zu gewährleisten, will Projektbetreiber Enertrag Messdaten ausgewählter Punkte zur Verfügung stellen. Diese sollen dann in die Simulationen integriert werden und so eine Korrelation und Kalibrierung ermöglichen.
Für die Untersuchung der Auswirkungen des Windparks auf die lokalen Windverhältnisse wird der vom Fraunhofer IWES entwickelte Open-Source-Code „FOXES“ verwendet. Er biete eine höhere Flexibilität bei der Berechnung von Windturbinen-Wake-Effekten als kommerzielle Tools. Dadurch sei eine anpassungsfähigere und präzisere Analyse möglich. Zusätzlich will das Fraunhofer Institut das Windparklayout mit der frei zugänglichen Software „iwopy“ optimieren.
Hintergrund zum Projekt
Für die Planung, Umsetzung und Betrieb des Projektes haben die britische Investmentfirma Nicholas Holdings Limited und die deutsche Enertrag SE mit Sitz im brandenburgischen Schenkenberg-Dauerthal das Joint Venture Hyphen Hydrogen Energy („Hyphen“) gegründet. Im Juni 2021 erhielt es den Zuschlag für das Riesen-Projekt, das der namibische Staat als Teil seiner „Entwicklungsinitiative Südkorridor“ ausgeschrieben hatte.
Die Gesamtkosten belaufen sich nach Angaben der Betreiber auf 9,4 Mrd. US-Dollar – das entspricht beinahe dem BIP Namibias, das 2022 bei 12,6 Mrd. US-Dollar lag. Geplant ist der Bau von Wind- und Solarkraftwerken mit einer Gesamtkapazität von bis zu 7 GW.
Mit dem grünen Strom will das Joint Venture mehrere Elektrolyseure betreiben, die bei einer Leistung von 3 GW rund 300.000 t grünen Wasserstoff pro Jahr produzieren sollen. Zum Vergleich: Die Nationale Wasserstoffstrategie der deutschen Bundesregierung sieht eine installierte Elektrolysekapazität von 10 GW bis 2030 vor.
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