Mit Hilfe eines Großwindkanals sollen bessere Grundlagen für das Kalibrieren von Anemometern

Mit Hilfe eines Großwindkanals sollen bessere Grundlagen für das Kalibrieren von Anemometern geschaffen werden. (Bild: Deutsche WindGuard GmbH)

Um genauere Mess- und vergleichbare Kalibrierergebnisse von Anemometern zu erzielen, kooperiert die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) mit dem Windenergieunternehmen Deutsche WindGuard.

BRAUNSCHWEIG (rm). Bei ihm besteht Zugang zu Großwindkanälen, mit deren Hilfe die Vergleichbarkeit der Mess- und Kalibrierergebnisse von Strömungsmessgeräten weiter verbessert werden kann.

Wer wissen will, wie stark der Wind bläst, braucht ein Anemometer. Solch ein Gerät zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit kann im Windkanal der Flugzeugindustrie stehen oder den Sturmwind an der Nordseeküste messen. Besonders in der Windenergiebranche haben die Geräte eine große Bedeutung, denn auf der Messung der Windverhältnisse basiert die Windpotenzialanalyse von Windkraftanlagen. Sie entscheidet über die voraussichtliche Wirtschaftlichkeit einer Anlage. Wer es genau wissen muss, braucht daher kalibrierte und rückgeführte Anemometer.

Anemometer (Strömungsmessgeräte) können unterschiedliche Formen haben. Manche sehen aus wie Ventilatoren, andere bestehen nur aus kleinen Messsensoren. Entsprechend unterschiedlich beeinflussen sie die Strömungsverhältnisse, wenn sie zur Kalibrierung in einem Windkanal eingebaut werden.

In Windkanälen mit großen Durchmessern fallen störende Effekte deutlich weniger ins Gewicht. Die PTB hat zwei eigene Windkanäle von mittlerer Baugröße zur Kalibrierung von Anemometern. Nun eröffnet die Deutsche WindGuard den Zugang zu weiteren und vor allem größeren Windkanälen, die die PTB für gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsarbeiten nutzen kann.

Außerdem kann einer der Großwindkanäle nach der Bestückung mit PTB-Messtechnik als Referenzwindkanal für die Anemometer-Kalibrierungen dienen. Mit Messunsicherheiten von unter 0,5 % lassen sich insbesondere bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten Mess- und Kalibrierergebnisse mindestens um den Faktor 2 verbessern.

Mehr als 10 000 Anemometer werden jährlich in Deutschland kalibriert, 9 000 allein für die deutsche und internationale Windenergiebranche. Bisher sind Kalibrierungen von Strömungsmessgeräten unterschiedlicher Bauart nur begrenzt vergleichbar, da die derzeit akkreditierten Kalibrierlaboratorien wie auch die nationalen Metrologieinstitute für die Vielzahl an Anemometern unterschiedliche Kalibriereinrichtungen und unterschiedliche Kalibrierverfahren einsetzen.

Kalibrierte Anemometer wiederum stammen von unterschiedlichen Herstellern, haben unterschiedliche Bauweisen, dienen verschiedenen Zwecken und müssen dementsprechend unterschiedlich hohe Qualitätsansprüche erfüllen. Das sind genügend Faktoren, um den Bedarf an einem genauen gemeinsamen Standard deutlich zu machen, auf den sich alle Laboratorien beziehen. Aufgabe der PTB ist es, diesen Standard mit einer möglichst kleinen Messunsicherheit zur Verfügung zu stellen.
Im Falle der Strömungsgeschwindigkeit gibt die PTB die Einheit Geschwindigkeit über die Kalibrierung von Bezugsnormalen wie zum Beispiel Laser-Doppler-Anemometern oder so genannten Staudrucksonden an die Kalibrierlaboratorien weiter. Mit derartigen Normalen kalibrieren die Laboratorien zuerst einmal ihren eigenen Windkanal und schaffen hiermit die Basis für die nun im Windkanal erfolgende Kalibrierung von Anemometern.

Langfristiges Ziel der PTB ist es, die Vergleichbarkeit und damit die Aussagekraft von Anemometer-Messungen zu verbessern. Neben der Entwicklung der dafür notwendigen Messtechnik arbeitet man auch in Gremien mit, die neue Richtlinien für die Kalibrierung von Anemometern erarbeiten.