IPPONG – Einsatz numerischer Strömungssimulation zur optimalen Positionierung von Kleinwindenergie im städtischen Bereich

Die Frage der exakten Positionierung ist sehr wichtig für die Kleinwindenergie (KWEA) in städtischen Umgebungen. In diesen Umgebungen sind die Strömungscharakteristika, die entscheidend für die Energieeffizienz und Sicherheit von KWEA sind, sehr instabil und von vielen Parametern beeinflusst. Diese Parameter sind sowohl die Geometrie und Orientierung als auch die Anordnung der Gebäude. Diesbezüglich können bisher angewandte Einpunktmessungen nicht genügend Informationen über das Strömungsfeld liefern und Messungen über das gesamte betrachtete Feld sind praktisch unmöglich. Daher sind numerische Simulationen der einzige Weg, um zu einem dreidimensionalen Strömungsfeld zu gelangen. Um die Parameter, die die Strömungsfelder in städtischen Gebieten bestimmen, zu untersuchen, werden numerische Simulationen für eine Basisvariante (Flachdach) und vier Varianten, die sich hinsichtlich Dachneigung und Gebäudeabstand unterscheiden, berechnet. In einem ersten Schritt werden Referenzdaten aus Messungen an sechs Standorten in NÖ und OÖ gewonnen und mit den Ergebnissen der Simulation für dieselbe Gebäudekonfiguration verglichen (Basisvariante). Nach dieser ersten Phase wird eine Reihe von Berechnungen des stationären Zustands durchgeführt: zuerst wird die Dachneigung modifiziert (+ 10 ° = Variante 1, + 20 ° = Variante 2), danach wird der Gebäudeabstand (+ 20 m = Variante 3, + 40 m = Variante 4) verändert. Dadurch wird der Einfluss von Dachneigung und verschiedenen Gebäudeanordnungen qualitativ und quantitativ erfasst. Das Ergebnis der Studie ist die numerische Simulation von dreidimensionalen Strömungsfeldern von Gebäuden anhand vier Varianten. Dadurch können Aussagen über die optimale Position von KWEA getroffen werden. Somit leistet dieses Projekt einen Beitrag zu Energieeffizienz, Betriebssicherheit und Akzeptanz von KWEA in städtischen Gebieten. Auch für eine Veränderung von Gebäudeparametern, die in dieser Studie noch nicht berücksichtigt werden, können Schätzwerte durch Interpolation der in diesem Projekt berücksichtigten Parameter abgeleitet werden, wodurch sich eine hohe Aussagekraft für eine Vielzahl von Strömungsfeldern in urbanen Gebieten ergibt. Darüber hinaus ebnet diese Studie den Weg für ein umfassenderes Projekt über Einflussgrößen für die optimale Positionierung von Kleinwindkraftanlagen im städtischen Gebiet.

Ausgangssituation