Forschungsprojekt RIWER
Moderne Wetterradaranlagen (WRA) sind eines der wichtigsten messtechnischen Instrumente des Deutschen Wetterdienstes (DWD). Windenergieanlagen (WEA), die sich innerhalb eines engeren Sende- und Empfangsradius einer WRA befinden, können das Radarecho erheblich beeinflussen und damit Wetterbeobachtungsmöglichkeiten einschränken. Um diese negativen Einflüsse gering zu halten, gibt der DWD entsprechend der Richtlinien der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) eine Schutzzone von 5 km vor, in der keine WEA errichtet werden dürfen. Da auch außerhalb dieser Zone Störungen nachweisbar sind, empfiehlt die WMO eine Schutzzone von 20 km. Um den Flächenverlust für WEA zu minimieren, gibt der DWD einen Schutzzonenradius von 15 km vor, in der WEA nur mit Höhenbeschränkungen zulässig sind. Unter dieser Maßgabe sind in diesem Sektor WEA in der Regel nicht wirtschaftlich zu betreiben.
In dem Forschungsprojekt „Removing the Influence of Wind-Park-Echoes in Weather-Radar-Measurements“ (RIWER) wurden von 2019 bis 2022 mathematisch-signalanalytische Verfahren entwickelt, mit denen die Störeinflüsse der WEA auf Wetterradare herausgerechnet werden können. Der Abschlussbericht zu Verfahren zur Überwindung des Störeinflusses von Windenergieanlagen auf Wetterradarsysteme wurde 2024 veröffentlicht.
Weitere Projektziele
- Weiterentwicklung von bisherigen Analyseverfahren für Radar-Rohdatenanalysen und Erarbeitung von Echomodellen für unterschiedliche Szenarien
- Evaluation und Prüfung von bereits existierenden Verfahren zur Erkennung und Mitigation von Radarechostörungen und zur Datenlückenfüllung
- Entwicklung von mathematischen Verfahren (Algorithmen) zur Erkennung und Rekonstruktion atmosphärischer Radarechodaten in Daten-Segmenten mit WEA-Störechos. Hier kommen u.a. Prinzipien inverser Probleme unter Datenunvollständigkeit zum Einsatz.
- Verifikation der Rekonstruktionsergebnisse anhand eines provisorischen/temporären mobilen Radars im Echo-Schatten (in hinreichender Entfernung zu der Störquelle) eines Windparks
- Evaluation der entwickelten Verfahren in DWD-Test-Umgebungen und im Gesamtsystem des DWD
Partner und Aufgaben
- Deutscher Wetterdienst (DWD)
- Fachagentur Windenergie an Land (FA Wind)
- Hochschule Neubrandenburg, Institut für Angewandte Mathematik und Informatik in Wissenschaft und Technik (HS NB)
- Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Fachbereich Hochfrequenz und Felder (PTB)
- Technische Universität Chemnitz, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik (TU C)
Weitere Informationen
Eigene Aktivitäten
- Abschlussveranstaltung im Forschungsprojekt RIWER am 16. September 2022: Neue Verfahren zur Überwindung des Störeinflusses von Windenergieanlagen auf Wetterradarsysteme
Eigene Publikationen
Weiterführende Informationen
- BMWK und BMDV, Maßnahmenpapier vom 5. April 2022: Gemeinsam für die Energiewende: Wie Windenergie an Land und Belange von Funknavigationsanlagen und Wetterradaren miteinander vereinbart werden.
- MELUND / LLUR (2021): Behördengutachten Windkraftanlagen im Einwirkbereich des Wetterradars Boostedt
- U. Köster et al. (2021), Modelling and analysis of weather radar backscatter from wind energy turbines. 2021 Kleinheubach Conference, 2021, pp. 1-4, doi: 10.23919/IEEECONF54431.2021.9598406.
- B. V. Patel et al. (2021), Processing of weather radar raw IQ-data towards the identification and correction of wind turbine interference. Special Issue: Advances in Radio Science, Kleinheubacher Berichte 2021, doi: 10.23919/IEEECONF54431.2021.9598419
- K. Helmert, et al. (2021), Wind turbines and weather radar at Deutscher Wetterdienst. Kleinheubach Conference, Miltenberg 2021, S. 1-1, doi: 10.23919/IEEECONF54431.2021.9598441.
- U. Blank et al. (2022), Mitigation of wind turbine echoes in weather radar measurements of the DWD. Kleinheubach Conference 2022, IEEE Xplore: 23 November 2022.
