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Von North Dakota nach Chicago – Windstrom als Grundlast

Category: SONSTIGE

Von North Dakota nach Chicago – Windstrom als Grundlast
     -Prairie Wind Express-
Die weiten Prarien North Dakotas. Ein Gräsermeer durch das der Wind Wellen schlägt. Unendliche Wellen. Wir schauen uns einen Standort an für Windräder und öffnen die Autotür – Wind bläst uns ins Gesicht. Am Abend kommen wir ins Prairie Winds-Motel und es ist windig. North Dakota ist halb so groß wie Deutschland und hat ein riesiges ungenutztes Potential: Windenergie.
40% des US amerikanischen Strombedarfs könnte North Dakota decken – ein Saudi Arabien der Windenergie!
Wir müssen den Strom nur zu den Bevölkerungszentren bringen und das sind 1000 Meilen bis nach Chicago. Auf dem Weg dorthin folgen wir einer riesigen, mehrere Hundert Kilometer langen Endmörane – der Buffalo Ridge, von South Dakota nach Minnesota und hinein nach Iowa und Illinois, Chicago.






Und zunächst einmal analysieren wir die beiden Windregionen North Dakota und Buffalo Ridge, vielleicht 700km West-Ost voneinander entfernt. Wir nehmen 70m Winddaten und legen sie übereinander und staunen nicht schlecht: North Dakota Wind ist komplementär mit Buffalo Ridge Winds. Wenn es hier viel weht, ist es da eher mässig. Dann frischt es da auf und flaut hier ab. Wir haben 2 komplementäre Windregionen gefunden!
Und das hat zwei interessante Implikationen. Wenn wir eine 1000 Meilen Gleichstrom-Stromtrasse entlang der Ridge nach Chicago simulieren, können wir in North Dakota 100% der Leistung anschliessen und auf der Buffalo Ridge ebenfalls 100%, in Summe haben wir also 200% angeschlossen, erhalten aber trotzdem nicht mehr als 100% Leistung. Die Windregionen sind eben komplementär – entweder weht es hier gut oder da, aber nicht an beiden gleichzeitig.


Die Grafik „Wind for base load“ illustriert dies:


Zweitens können wir auch in beiden Regionen die Windparks nochmal mehrere 100 km auffächern. Wenn ich eine Windgeschwindigkeit von 10m/s messe, das sind 36km/h, braucht der Wind also 3 Stunden für 100km*. Wir haben dann das Optimum mit unserem eigens programmierten „Global Winds Combiner“ modelliert und können sinnvollerweise 130% Kapazität in beiden Windregionen an unsere Stromtrasse anschließen.
Grafik Methodik:
Vorgehen bei der Simulation: Maximierung des Grundlastziels (Target Power Production, TPP) durch Minimierung der Standard Abweichung der Missing Energy (APP-TPP).



Zusammengefasst haben wir also 260% Kapazität angeschlossen, raus kommt in Chicago aber meist nicht mehr als 100% Leistung (weniger als 5% der Spitzen werden gekappt) und interessanterweise können wir auf diese Art und Weise 50% Grundlast Windstrom erzeugen. Siehe folgende 3 Grafiken:


Einzelwindpark Buffalo Ridge – Windstromproduktion:


Komplementäre Windregionen, Buffalo Ridge + North Dakota Windparks


Windstromproduktion mit Ziel 40% Grundlast (TPP Linie = 0% Abweichung):


Komplementäre Windregionen Buffalo Ridge + North Dakota – 30% Overbuilt, Windstromproduktion mit Ziel 50% Grundlast (TPP Linie = 0% Abweichung):