Windmessmast

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).

Windmessmast in Rohrbauweise mit fünf Messebenen

Einsatzgebiete

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]

Bauweise

Messtechnik

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

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 200 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

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

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
Niederlande	Onshore	Cabauw, Provinz Utrecht	209 m		1972	höchster Windmessmast der Welt?
Deutschland	Onshore	Rödeser Berg, Hessen	200 m		2011	höchster Windmessmast in Deutschland (in Februar 2022 demontiert)
Deutschland	Onshore	Beratzhausen, Oberpfalz	140 m	6	2010	bis 2011 höchster Windmessmast in Deutschland[8]
Deutschland	Onshore	Ebersberger Forst, Bayern	140 m		2013	[9]
Deutschland	Onshore	Hessenreuther Berg bei Erbendorf, Oberpfalz	140 m		2012	seit 2012 höchstes Bauwerk in der nördlichen Oberpfalz / höchstgelegener Messturm auf Mittelgebirgsebene in Deutschland[10]
Deutschland	Onshore	Unsleben, Bayern	140 m		2012	[11]
Deutschland	Onshore	Vogelthal, Bayern	140 m	6	2012	[12]
Deutschland	Onshore	bei Weilburg, Hessen	140 m		2013	[13]
Deutschland	Onshore	Jade-Windpark, nahe Wilhelmshaven	130 m	5	vor 1996	[14]
Griechenland	Onshore	bei Sidirokastro	105 m			[15]
Vereinigtes Königreich	Offshore	Nordsee, Hornsea-Zone	103 m		2011	[16]
Deutschland	Onshore	bei Bremerhaven	102 m
Deutschland	Onshore	Stuttgart-Feuerbach, Baden-Württemberg	100 m		2013	[17]
Schweiz	Onshore	Essertines-sur-Rolle, Kanton Waadt	99 m	3	2011	höchster Windmessmast der Schweiz
Deutschland	Offshore	Nordsee, Forschungsplattform FINO 1, am Windpark alpha ventus, nördlich Borkum	84 m		2003
Deutschland	Offshore	Ostsee, Forschungsplattform FINO 2, am Windpark EnBW Baltic 2, nördlich von Rügen	90 m		2005
Deutschland	Offshore	Nordsee, Forschungsplattform FINO 3, am Windpark DanTysk, nordwestlich von Sylt	85 m		2009
Deutschland	Offshore	Nordsee, neben Windpark Amrumbank West, westlich von Amrum	90 m		2005
Deutschland	Offshore	Ostsee, am Windpark Arkona-Becken Südost, nordöstlich von Rügen	120 m		2006
Deutschland  Niederlande	Offshore	Nordsee, Windpark Nordsee Ost Nordsee, Windpark Tromp Binnen	90 m	7	2011	Name: "Aeolus"[18]
Deutschland	Onshore	Linacher Höhe bei Furtwangen, Baden-Württemberg, Südschwarzwald	99 m	3	2013	höchster und höchstgelegener Windmessmast aus Holz

*) Höhe über Erdboden / über Plattformdeck

Einzelnachweise

1. British Wind Energy Association (Hrsg.): Best Practice Guidelines for Wind Energy Development. London, ISBN 1-870064-21-6 (englisch, bwea.com [PDF]). bwea.com (Memento vom 18. Juli 2012 im Internet Archive)
2. Standortwahl und Windparkplanung. (Nicht mehr online verfügbar.) 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, 2004, ISBN 3-409-12469-1, S. 361.
4. Siegfried Heier: Windkraftanlagen: Systemauslegung, Netzintegration und Regelung. 5. Auflage. Vieweg + Teubner, 2009, ISBN 3-8351-0142-0, S. 396 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
5. Badische Zeitung: Ein Windmessturm aus Holz, 16. Mai 2013.
6. Windenergie-Agentur Bremerhaven/Bremen (Hrsg.): Offshore Windenergie. 2009 (offshore-windport.de [PDF]).
7. Messplattformen – Projekte im Detail. (Nicht mehr online verfügbar.) www.offshore-wind.de, archiviert vom Original am 28. Dezember 2012; abgerufen am 20. Dezember 2011.
8. Turbulenzen über den Wäldern. Daten für die Windkraftindustrie: Höchster Windmessmast Deutschlands steht bei Beratzhausen. (Nicht mehr online verfügbar.) Oberpfalznetz, 1. September 2009, ehemals im Original; abgerufen am 19. Dezember 2011. (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven)  Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
9. Green City Energy errichtet Windmessmast im Ebersberger Forst. www.greencity-energy.de, abgerufen am 26. Oktober 2013.
10. oberpfalznetz.de
11. Windmessmast: Ein Schritt hin zum Windpark. In: Mainpost, 2. Dezember 2012, abgerufen am 26. Oktober 2013.
12. Mess-Station bei Vogelthal. In: Donaukurier, 9. Oktober 2012, abgerufen am 26. Oktober 2013.
13. Mast misst Wind in Windrad-Höhe (Memento vom 29. Oktober 2013 im Internet Archive). In: Mittelhessen.de, 3. Juni 2013, abgerufen am 26. Oktober 2013.
14. Martin Strack, Axel Albers: Analyse und Extrapolation des Windprofils am 130 Meter-Meßmast des DEWI. In: Deutsches Windenergie Institut [DEWI] (Hrsg.): DEWI-Magazin. Nr. 8, Februar 1996 (dewi.de [PDF]).
15. Unigea errichtet höchsten Windmessmast Griechenlands. Abgerufen am 26. Oktober 2013.
16. SMart Wind Installs First Meteorological Mast in Hornsea Zone (UK). offshoreWIND.biz, abgerufen am 19. Dezember 2011 (englisch).
17. Planung von Windkraftanlagen auf der Gemarkung Stuttgart (Memento vom 23. Oktober 2013 im Internet Archive). Stadtwerke Stuttgart, abgerufen am 26. Oktober 2013.
18. AEOLUS. (Nicht mehr online verfügbar.) Van Oord, ehemals im Original; abgerufen am 10. Dezember 2011. (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven)  Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.