Windmessmast

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Windmessmast in Rohrbauweise mit fünf Messebenen

Ein Windmessmast (kurz Windmast, seltener auch Anemometermast, je nach Bauart statt -mast seltener auch -turm genannt) ist ein Messmast, der primär der Beobachtung des Windes dient. Hierfür trägt der Mast insbesondere Geräte zur Messung von Windgeschwindigkeit (Anemometer) und -richtung (Anemoskope).

Einsatzgebiete

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Klassisches Einsatzfeld ist die meteorologische Grundlagenforschung. Zu diesem Zweck werden Windmessmasten oft als Teil einer Wetterstation in Kombination mit anderen Messinstrumenten eingesetzt.

Ein anderer üblicher Einsatzzweck ist der in der Flugsicherung in der Nähe von Start- und Landeplätzen für Luft- und Raumfahrzeuge zur Erkennung potentiell gefährlicher Windverhältnisse (Scherwinde o. ä.).

In neuerer Zeit werden Windmessmasten häufig zur Erstellung von Windgutachten zur Erkundung möglicher Standorte für Windkraftanlagen und Windparks (On- und Offshore) eingesetzt.[1][2] Die Datenerfassung und -auswertung über einen längeren Zeitraum (mindestens 1 Jahr) erlaubt eine genauere Vorhersage der zukünftigen Stromerträge und somit eine gesichertere Basis für eine Investitionsentscheidung.[3] Bestimmt werden die mittlere Leistungsdichte und die Weibull-Parameter der statistischen Verteilung.[4]

Statt einem Windmessmasten kann auch ein SODAR dafür verwendet werden.

Bauweise

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Messtechnik

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Messebene mit Anordnung der Anemometer auf Auslegern
Windmessmast in Gitterbauweise auf der Forschungs-Plattform FINO 1 am Offshore-Windpark alpha ventus
Windmessmast Linacher Höhe aus Holz

Normalerweise trägt ein solcher Mast die Geräte in mehreren Ebenen, so dass das Profil, also die Verteilung der Geschwindigkeit in verschiedenen Höhen, aufgenommen werden kann. Die Geräte sind auf Auslegern montiert; üblicherweise pro Ebene bis zu drei rund um den Mast, so dass immer mindestens ein Gerät dem Wind zugewandt ist und somit das Ergebnis nicht durch die Strömungsverwirbelungen im Windschatten des Mastes verfälscht wird. Neben Windrichtung- und Geschwindigkeit wird meist auch die Temperatur (eventuell in verschiedenen Ebenen zur Erfassung der Schichtung), und Daten zum Eisansatz (Luftfeuchte, …) gemessen. Bei Offshore-Standorten werden meist auch Daten zu Wellenhöhe, Wasserstand (bei Gezeiten) u. ä. erhoben.

Die Daten werden üblicherweise computergestützt gesammelt und ausgewertet; die Ergebnisse können meist per Funk- oder Satellitenverbindung abgerufen werden.

Mast

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Ausgeführt sind die Masten meist in Leichtbauweise als Rohr- oder Gittermast. Strukturen mit breiterem Querschnitt sind ungeeignet, da der Widerstand des Turmes dann die Strömung zu stark beeinflusst. An Land werden die Masten zum Abfangen von Querkräften seitlich abgespannt, bei Standorten auf Offshore-Plattformen scheidet diese Möglichkeit aus, so dass der Mast entsprechend steifer ausgeführt werden muss.

Die Höhe der Messmasten wächst in neuerer Zeit aufgrund der immer höheren Nabenhöhen und Rotordurchmesser von Windkraftanlagen mit an. Während früher Höhen üblicherweise 40 bis 60 Meter betrugen, sind heute immer häufiger Höhen von 80 Metern bis etwa 140 Metern anzutreffen. Die höchsten Masten auf dem Festland erreichen heute bis zu 300 m (siehe Liste unten). Technisch sind auch wesentlich größere Höhen möglich, die Technik wird von Sendemasten übernommen (hier existieren diverse Beispiele für Masten mit mehr als 500 m Höhe). Für die Forschung werden Sende- und Messmasten oft kombiniert, um Kosten zu sparen; für die Windenergienutzung sind die Daten von Sendemasten meist nur bedingt verwendbar, da die Standorte von Sendemasten nicht mit Blick auf hohe Windausbeute gewählt werden. Sendemasten, auf denen in größeren Umfang Windmessungen vorgenommen werden, sind der Sendemast Gartow und der UKW- und Fernsehsendemast Hamburg-Billwerder. Auch Sendetürme mit einer Aussichtsplattform für Besucher wie der Stuttgarter Fernsehturm verfügen häufig über eine meteorologische Station mit Windmessgerät.

Auch in Betrieb oder außer Betrieb befindliche Freileitungsmasten können als Windmessmasten dienen. Allerdings ist deren Höhe in der Regel niedriger als die moderner Windenergieanlagen.

In Offshore-Bereich sind Höhen von bis zu 90 m über dem Meeresspiegel üblich, wobei der eigentliche Mast auf einer Plattform aufgestellt ist, die sich je nach Wassertiefe am Standort nochmals bis zu 60 m über dem Meeresgrund erhebt, so dass die Gesamthöhe bis zu 160 m über Grund beträgt.

Kleinere, mobile Masten sind zur leichteren Montage oft als Teleskopmast ausgeführt.

Zum Schutz der Messtechnik müssen Messmasten über einen Blitzfänger verfügen, der oben auf den eigentlichen Messmast aufgesetzt wird. Aufgrund der Höhe und der exponierten Lage ist weiterhin normalerweise eine Flugsicherheitsbefeuerung erforderlich.

Mast aus Holz

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Im südlichen Schwarzwald bei Furtwangen wurde im Mai 2013 der erste Windmessmast aus Holz mit einer Höhe von 99,5 m in Betrieb genommen. Entwickelt und errichtet wurde der Windmessmast Linacher Höhe von der Bürgerinitiative SIVENTIS-Windprojekte. Er besteht aus elf Fachwerkelementen (Länge 1,4 m, Breite 1,4 m, Höhe 9,0 m), die mit speziellen Stahlteilen verbunden sind. Durch ein integriertes Leitersystem ist er innen besteigbar.[5]

Beispiele

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Die folgende Liste enthält einige Beispiele, mit Schwerpunkt im europäischen und insbesondere deutschsprachigen Raum, ohne Anspruch auf Vollständigkeit. Zu beachten ist, dass viele Windmessmasten nur temporär existieren und nach erfolgreicher Messung wieder abgebaut werden.[6][7]

Land On-/Offshore Standort Höhe * Mess-
ebenen		 Baujahr Besonderheiten
Deutschland Deutschland Onshore Windpark Klettwitz, Brandenburg 300 m 2023 höchster Windmessmast der Welt[8] Höchstes Bauwerk Brandenburgs.[9]
Deutschland Deutschland Onshore Jüchen (Lage), Nordrhein-Westfalen 300 m 2024 höchster Windmessmast der Welt, zuvor in Klettwitz[10]
Niederlande Niederlande Onshore Cabauw, Provinz Utrecht 209 m 1972 bis 2023 höchster Windmessmast der Welt
Deutschland Deutschland Onshore Rödeser Berg, Hessen 200 m 2011 höchster Windmessmast in Deutschland (in Februar 2022 demontiert)
Deutschland Deutschland Onshore Beratzhausen, Oberpfalz 140 m 6 2010 bis 2011 höchster Windmessmast in Deutschland[11]
Deutschland Deutschland Onshore Ebersberger Forst, Bayern 140 m 2013 [12]
Deutschland Deutschland Onshore Hessenreuther Berg bei Erbendorf, Oberpfalz 140 m 2012 seit 2012 höchstes Bauwerk in der nördlichen Oberpfalz / höchstgelegener Messturm auf Mittelgebirgsebene in Deutschland[13]
Deutschland Deutschland Onshore Unsleben, Bayern 140 m 2012 [14]
Deutschland Deutschland Onshore Vogelthal, Bayern 140 m 6 2012 [15]
Deutschland Deutschland Onshore bei Weilburg, Hessen 140 m 2013 [16]
Deutschland Deutschland Onshore Jade-Windpark, nahe Wilhelmshaven 130 m 5 vor 1996 [17]
Griechenland Griechenland Onshore bei Sidirokastro 105 m [18]
Vereinigtes Konigreich Vereinigtes Königreich Offshore Nordsee, Hornsea-Zone 103 m 2011 [19]
Deutschland Deutschland Onshore bei Bremerhaven 102 m
Deutschland Deutschland Onshore Stuttgart-Feuerbach, Baden-Württemberg 100 m 2013 [20]
Schweiz Schweiz Onshore Essertines-sur-Rolle, Kanton Waadt 99 m 3 2011 höchster Windmessmast der Schweiz
Deutschland Deutschland Offshore Nordsee, Forschungsplattform FINO 1, am Windpark alpha ventus, nördlich Borkum 84 m 2003
Deutschland Deutschland Offshore Ostsee, Forschungsplattform FINO 2, am Windpark EnBW Baltic 2, nördlich von Rügen 90 m 2005
Deutschland Deutschland Offshore Nordsee, Forschungsplattform FINO 3, am Windpark DanTysk, nordwestlich von Sylt 85 m 2009
Deutschland Deutschland Offshore Nordsee, neben Windpark Amrumbank West, westlich von Amrum 90 m 2005
Deutschland Deutschland Offshore Ostsee, am Windpark Arkona-Becken Südost, nordöstlich von Rügen 120 m 2006
Deutschland Deutschland
Niederlande Niederlande		 Offshore Nordsee, Windpark Nordsee Ost
Nordsee, Windpark Tromp Binnen		 90 m 7 2011 Name: „Aeolus“[21]
Deutschland Deutschland Onshore Linacher Höhe bei Furtwangen, Baden-Württemberg, Südschwarzwald 99 m 3 2013 höchster und höchstgelegener Windmessmast aus Holz
* 
Höhe über Erdboden / über Plattformdeck
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Commons: Windmessmasten – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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  1. ↑ Best Practice Guidelines for Wind Energy Development. British Wind Energy Association, London 1995, ISBN 1-870064-21-6 (englisch, online (Memento vom 9. Dezember 2010 im Internet Archive) [PDF]).
  2. ↑ Standortwahl und Windparkplanung. World Wind Energy Association, archiviert vom Original am 23. September 2010; abgerufen am 20. Dezember 2011.
  3. ↑ Helmut Rundshagen: Windparkfonds als alternative Sachwertinvestition. In: Gert Moritz (Hrsg.): Handbuch Finanz- und Vermögensberatung. Gabler, Wiesbaden 2004, ISBN 3-409-12469-1, S. 361.
  4. ↑ Siegfried Heier: Windkraftanlagen: Systemauslegung, Netzintegration und Regelung. 5. Auflage. Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2009, ISBN 3-8351-0142-0, S. 396 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  5. ↑ Sebastian Wolfrum: Ein Windmessturm aus Holz. Badische Zeitung, 16. Mai 2013.
  6. ↑ Windenergie-Agentur Bremerhaven/Bremen (Hrsg.): Offshore Windenergie. 2009 (offshore-windport.de@1@2Vorlage:Toter Link/offshore-windport.de (Seite nicht mehr abrufbar, festgestellt im März 2023. Suche in Webarchiven)).
  7. ↑ Messplattformen – Projekte im Detail. In: www.Offshore-wind.de. Archiviert vom Original am 28. Dezember 2012; abgerufen am 20. Dezember 2011.
  8. ↑ Fertig: Windmessmast bei Klettwitz wird nun mit Messtechnik ausgerüstet. Gemeinde Schipkau, 21. März 2023, abgerufen am 22. März 2023.
  9. ↑ Michael Sauerbier: Windkraft aus den Wolken – Riesenpropeller im Test. In: bz-berlin.de. 4. Mai 2023, abgerufen am 5. Mai 2023.
  10. ↑ Höchste Windmessanlage der Welt in Jüchen geht in Betrieb. Westdeutscher Rundfunk Köln, 30. Oktober 2024, abgerufen am 5. November 2024.
  11. ↑ Turbulenzen über den Wäldern. Daten für die Windkraftindustrie: Höchster Windmessmast Deutschlands steht bei Beratzhausen. In: Onetz. 2. September 2009, abgerufen am 22. März 2023.
  12. ↑ Green City Energy errichtet Windmessmast im Ebersberger Forst. In: Green City Energy. 22. Februar 2013, archiviert vom Original am 29. Oktober 2013; abgerufen am 22. März 2023.
  13. ↑ Höchstes Bauwerk der nördlichen Oberpfalz – Präzise Windmessung über den Wäldern. In: Onetz. 6. August 2012, archiviert vom Original am 1. Februar 2017; abgerufen am 22. März 2023.
  14. ↑ Windmessmast: Ein Schritt hin zum Windpark. In: Mainpost. 2. Dezember 2012, archiviert vom Original am 19. Juli 2021; abgerufen am 22. März 2023.
  15. ↑ Mess-Station bei Vogelthal. Donaukurier, 9. Oktober 2012, abgerufen am 22. März 2023.
  16. ↑ Mast misst Wind in Windrad-Höhe. In: Mittelhessen.de. 3. Juni 2013, archiviert vom Original am 29. Oktober 2013; abgerufen am 22. März 2023.
  17. ↑ Martin Strack, Axel Albers: Analyse und Extrapolation des Windprofils am 130 Meter-Meßmast des DEWI. In: DEWI-Magazin. Nr. 8. Deutsches Windenergie Institut, Februar 1996 (online (Memento vom 18. August 2016 im Internet Archive) [PDF]).
  18. ↑ Unigea errichtet höchsten Windmessmast Griechenlands. In: Solid. Industriemagazin Verlag, 3. Oktober 2012, archiviert vom Original am 30. Oktober 2013; abgerufen am 22. März 2023.
  19. ↑ SMart Wind Installs First Meteorological Mast in Hornsea Zone (UK). In: offshoreWIND.biz. 26. Oktober 2011, abgerufen am 22. März 2023 (englisch).
  20. ↑ Planung von Windkraftanlagen auf der Gemarkung Stuttgart. (PDF) Stadtwerke Stuttgart, archiviert vom Original am 23. Oktober 2013; abgerufen am 22. März 2023.
  21. ↑ AEOLUS. Van Oord, ehemals im Original (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 10. Dezember 2011.@1@2Vorlage:Toter Link/www.vanoord.com (Seite nicht mehr abrufbar. Suche in Webarchiven)
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