Windressourcenkarte für den Kanton Bern

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1 Wetterprognosen Erneuerbare Energien Luft und Klima Umweltinformatik Genossenschaft METEOTEST Fabrikstrasse 14, CH-3012 Bern Tel. +41 (0) Fax +41 (0) Bern, 31. Januar 2012 Windressourcenkarte für den Kanton Bern Berechnung der Windressourcen mit einer CFD-Modellierung sowie Validation der Ergebnisse Auftraggeber: Bau-, Verkehrs- und Energiedirektion des Kantons Bern Amt für Umweltkoordination und Energie Daniel Klooz Reiterstrasse 11 CH-3011 Bern Bearbeitung: Dr. Silke Dierer Dominik Eggli /sd

2 METEOTEST 2 Zusammenfassung Die Windressourcen für den Kanton Bern wurden mit dem CFD (computational fluid dynamics) Modell WindSim bestimmt. Als Eingangsdaten für die Modellierung wurden ein Geländemodell und ein Rauhigkeitsmodell benutzt. Das Resultat der Windmodellierung wurde mit langjährigen oder langjährig abgeglichenen Windstatistiken von acht Standorten im Kanton Bern gewichtet. Die 16 Messungen, die als Eingangsdaten für die Modellierung und für die Validierung genutzt wurden, sind teilweise öffentlich zugänglich (z.b. SwissMetNet). Teilweise stammen sie aus Windenergieprojekten und wurden von den Projektentwicklern zur anonymen Nutzung zur Verfügung gestellt. Im Bereich des Berner Juras liegen zahlreiche Messungen vor, während im Bereich der Alpen nur wenige Messungen verfügbar sind. Das Ergebnis der hier vorliegenden Windmodellierung sind Karten der Windgeschwindigkeit auf 50, 70, 100 und 130 m Höhe über Grund für den Kanton Bern. Die Genauigkeit der berechneten Windressourcen wurde anhand eines Vergleichs der modellierten mittleren Windgeschwindigkeit mit Messungen abgeschätzt. Zur Validierung geeignete, unabhängige Messungen lagen vor allem im nördlichen Bereich des Kantons Bern vor. Gegenüber der schweizerischen Windkarte konnte die Unsicherheit (empirische Standardabweichung) von +/-1 m/s auf +/ m/s reduziert werden. Die mittlere Abweichung von 0.42 m/s entspricht einer relativen Abweichung von etwa 10% (bezogen auf die mittlere Windgeschwindigkeit am jeweiligen Messpunkt). Im Bereich des Mittellands scheinen die Windgeschwindigkeiten tendenziell überschätzt zu werden. Im Bereich der Alpen ist die Unsicherheit höher, da wenige Messungen vorliegen und durch die sehr komplexe Orographie die Modellierung weniger genau ist. Dennoch zeigt die Validierung anhand einzelner Messungen, dass auch in den Alpen die Unsicherheit gegenüber der schweizerischen Windkarte reduziert werden konnte. Damit konnte für den Kanton Bern eine Windressourcenkarte erstellt werden, die sich als Grundlage für Richt- und Nutzungsplanungen gut eignet. Für die Realisierung von konkreten Windenergie-Projekten ist eine Standardabweichung von 0.56 m/s zu hoch. Für die in einer Projektentwicklung benötigten genauen Ertragsprognosen sind hochwertige Windmessungen vor Ort allenfalls ergänzt durch eine verfeinerte örtliche Wind-Modellierung unumgänglich.

3 METEOTEST 3 Inhalt 1 Einleitung Methodik Einleitung zur Modellierung Modellgebietsgrenzen und Randbedingungen Geländemodell und Rauhigkeitsmodell Zusammensetzen der Nesting-Gebiete Windmessungen Verfügbare Messungen im Kanton Bern Auswahl der Messungen für die Modellierung Windressourcenkarten für den Kanton Bern Validierung der Windressourcenkarte Windressourcen in verschiedenen Modellgebieten Vergleich der Ergebnisse der Windressourcenkarte mit Messungen Version Datum Inhalt Autor Kontrolle Berechnung Windressourcenkarte und Validierung SD SB, BS,

4 METEOTEST 4 1 Einleitung Das Amt für Umweltkoordination und Energie (AUE) des Kantons Bern erarbeitet zurzeit einen Kantonalen Sachplan Windenergie. Zur Unterstützung des Verfahrens wurde METEOTEST vom AUE beauftragt, eine gegenüber der schweizerischen Windkarte verbesserte Karte der Windgeschwindigkeit für den Kanton Bern zu erstellen. Bisher stand für den Kanton Bern die Windkarte der Schweiz zur Verfügung, die von METEOTEST im Rahmen des "Konzept Windenergie Schweiz" erstellt wurde 1. Diese Windkarte basiert auf einem statistischen Modell, das die Messwerte von über 100 Windmessungen in der Schweiz interpoliert. Dabei werden eine Korrektur der Höhe über Meer sowie Anpassungen für Geländeformen wie Kreten, Kuppen und Ebenen berücksichtigt. Das Resultat weist eine Unsicherheit (Standardabweichung) von ±1 m/s auf. Um für den Kanton Bern eine Karte mit höherer Genauigkeit zu erhalten, berechnete METEOTEST die Windbedingungen im Kantonsgebiet mit dem Modell WindSim. Bei dem CFD (computational fluid dynamics) Modell WindSim handelt es sich um ein physikalisches Strömungsmodell, das die berechneten Windfelder mit gemessenen Wind-Klimatologien verknüpft und so eine grössere Genauigkeit erreicht als ein rein statistisches Verfahren. METEOTEST wurde beauftragt, Karten der mittleren Windgeschwindigkeit für 50, 70, 100 und 130 m Höhe über Grund mit einer horizontalen Auflösung von 100 m für den Kanton Bern zu erstellen. Als Eingangsdaten wurden Windmessungen im Kanton Bern verwendet, welche öffentlich verfügbar sind oder im Zusammenhang mit Windenergieprojekten realisiert und von Projektentwicklern zur Verfügung gestellt wurden. Die überwiegende Anzahl der Projektentwickler hat um anonyme Verwendung der Daten gebeten, so dass für diese Messungen weder Standorte, Messhöhen noch gemessene Geschwindigkeiten angegeben werden. Im nördlichen Teil des Kantons Bern stehen deutlich mehr Windmessungen als Eingangsdaten für die Modellierung zur Verfügung als im südlichen Teil (Alpen). Der vorliegende Bericht dokumentiert die Methodik (Kapitel 2), die vorliegenden Windmessungen (Kapitel 3) sowie die berechneten Windressourcen (Kapitel 4). Eine Validierung anhand von Messungen im Kanton Bern ergibt eine Einschätzung zur Genauigkeit der Modellresultate (Kapitel 5). 1

5 METEOTEST 5 2 Methodik 2.1 Einleitung zur Modellierung Die Modellierung von Strömungsverhältnissen in komplexem Gelände ist sehr anspruchsvoll. Realistische Resultate können nur erreicht werden, wenn nichtlineare, dreidimensionale Strömungsphänomene berücksichtigt werden, wie zum Beispiel Rückströmungen oder Wirbelbildungen. Die mathematische Beschreibung der Strömung in komplexem Gelände beruht auf komplexen, nichtlinearen Differentialgleichungen. Die Gleichungen müssen vereinfacht werden, um sie lösen zu können. Einige Modelle (z.b. das häufig eingesetzte Modell WAsP) reduzieren die Gleichungen auf ein lineares Gleichungssystem. Dieses ist zwar einfach zu lösen, erfasst aber wichtige Strömungseffekte nicht, so dass diese Modelle für komplexes Gelände wenig geeignet sind. Eine Alternative stellen so genannte CFD (computational fluid dynamics) Modelle dar, die nichtlineare Ansätze zur Beschreibung der Strömungsverhältnisse nutzen. Die Lösung der Gleichungen erfolgt in diesen Modellen iterativ, das heisst durch wiederholte, immer genauere Berechnung. CFD-Modelle sind daher rechenzeitintensiv, ermöglichen aber eine relativ genaue Beschreibung der Strömungsverhältnisse in komplexem Gelände. METEOTEST benutzt seit 2003 die auf einem CFD-Modell beruhende Software WindSim, die für die Bestimmung der Energieerträge von Windparks entwickelt wurde. METEOTEST hat WindSim in zahlreichen Projekten in einfacher und in komplexer Orographie (z.b. in den Alpen) erfolgreich angewendet. Zudem nimmt ME- TEOTEST seit 2007 regelmässig an den WindSim-User-Meetings teil, um die Modellierungen immer entsprechend dem neuesten Stand der Technik durchzuführen. Bei der Modellierung mit WindSim werden die dreidimensionalen Windfelder über das Modellgebiet für zwölf verschiedene Anströmrichtungen (30 -Sektoren) berechnet. Die Modellierung wird in zwei Schritten durchgeführt. Zunächst wird ein grosses Modellgebiet mit einer groben Gitterweite gerechnet (Basisgebiet). Das Ergebnis wird dann als Anfangs- und Randbedingung für ein kleineres Modellgebiet verwendet, dessen Gitterweite feiner ist, so dass die Strömungsverhältnisse detaillierter dargestellt werden können. Die berechneten Windfelder werden mit den in Kapitel 3 beschriebenen langjährigen Windstatistiken gewichtet. Somit erhält man für jeden Gitternetzpunkt der Modellierung eine langjährige Windstatistik, auf deren Grundlage eine Ertragsprognose berechnet werden kann. 2.2 Modellgebietsgrenzen und Randbedingungen Die Windressourcenberechnung wurde für den Kanton Bern durchgeführt. Das Gebiet, das durch die Modellierung abgedeckt wird, ist etwa 132 km x 116 km gross. Eine WindSim-Berechnung kann aufgrund technischer Beschränkungen eine maximale horizontale Ausdehnung von ca. 90'000 Gitterzellen haben. Bei einer hori-

6 METEOTEST 6 zontalen Auflösung von 100 m x 100 m für die Windkarte entspricht dies einem Modellgebiet mit einer Ausdehnung von rund 900 km 2. Da der Kanton Bern grösser ist, muss das Kantonsgebiet in der Modellierung durch mehrere kleinere Gebiete abgedeckt werden. Die einzelnen Modellgebiete werden separat simuliert und später zu einer Gesamtkarte zusammengesetzt. Sie werden so gewählt, dass in jedem Modellgebiet möglichst mindestens eine Windmessung als Grundlage für die Berechnung der Windressourcen zur Verfügung steht. Um das gesamte Gebiet des Kantons Bern abzudecken, wurden elf Modellgebiete mit einer ungefähren Fläche von 900 km 2 und einer Gitterweite von 100 m modelliert. Das Basisgebiet der Modellierung sowie die elf Nesting-Gebiete sind in Tabelle 1 und in Abbildung 1 dargestellt. Tabelle 2 und Tabelle 3 zeigt die ungefähre Höhe über Grund der untersten 5 Modellebenen in den Nesting-Gebieten. Im Basisgebiet wird am Modellrand ein logarithmisches vertikales Profil der Windgeschwindigkeit bis in 500 m über Grund und darüber eine konstante Windgeschwindigkeit von 10 m/s angenommen. Für die Nesting-Gebiete werden die Ergebnisse des Basisgebiets als Randbedingungen vorgegeben. Tabelle 1: Ausdehnung und Auflösung des Basisgebiets und der Nesting-Gebiete (Koordinaten: Swiss Grid). Gebiet xmin xmax ymin ymax horizontale Auflösung Basisgebiet ' ' m Nesting 1 550' ' ' ' m Nesting 2 583' ' ' ' m Nesting 3 610' ' ' ' m Nesting 4 564' ' ' ' m Nesting 5 596' ' ' ' m Nesting 6 623' ' ' ' m Nesting 7 585' ' ' ' m Nesting 8 573' ' ' ' m Nesting 9 601' ' ' ' m Nesting ' ' ' ' m Nesting ' ' ' ' m

7 METEOTEST 7 Abbildung 1: Basisgebiet und Nesting-Gebiete (Quelle Hintergrundkarte: Bundesamt für Landestopografie). Tabelle 2: Die ungefähre Höhe über Grund der untersten fünf Modellebenen in den Nesting-Gebieten 1 bis 7. Vertikale Modellebenen Höhe über Grund [m] Tabelle 3: Die ungefähre Höhe über Grund der untersten fünf Modellebenen in den Nesting-Gebieten 8 bis 11. Vertikale Modellebenen Höhe über Grund [m]

8 METEOTEST Geländemodell und Rauhigkeitsmodell Als Eingangsdaten für die Modellierung wird für das Basisgebiet und die Nesting- Gebiete ein Geländemodell mit einer horizontalen Auflösung von 400 m bzw. 100 m (vgl. Tabelle 1) erstellt. Das Höhenmodell DHM25 der swisstopo mit einer Auflösung von 25 m x 25 m liefert die Höheninformationen (Quelle: DHM25, Bundesamt für Landestopografie). Die Geländemodelle wurden überprüft, indem ihre Höhenkurven mit denjenigen der Landeskarten des Bundesamts für Landestopografie verglichen wurden. Ein Rauhigkeitsmodell mit einer horizontalen Auflösung von 400 m bzw. 100 m wurde aus dem Datensatz Arealstatistik der Schweiz generiert (Quelle: Arealstatistik 1992/97, BFS GEOSTAT). Dabei wurden die Bodennutzungsklassen auf Basis der Angaben in der TA Luft 2 in Rauhigkeitslängen umgerechnet. Das Rauhigkeitsmodell wurde geprüft, indem die Rauhigkeitslängen mit der Landnutzung auf den Landeskarten des Bundesamts für Landestopografie verglichen wurden. 2.4 Zusammensetzen der Nesting-Gebiete Entsprechend der in Abschnitt 2.1 beschriebenen Methodik werden die Windressourcen für jedes einzelne Nesting-Gebiet berechnet. Die Ergebnisse werden in einer Karte zusammengefasst, indem die mittlere Windgeschwindigkeit in den Übergangsbereichen interpoliert wird. Die Interpolation findet umgekehrt gewichtet zum Abstand zum Rand des Modellgebiets statt. Ergebnisse am äussersten Rand des Modellgebiets erhalten das Gewicht Null und werden in der Interpolation somit nicht berücksichtigt. Diese Art der Interpolation trägt der Tatsache Rechnung, dass die Ergebnisse am Rand teilweise durch Randwerte beeinflusst und weniger genau sind. 2 Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft, 2002, S. 200

9 METEOTEST 9 3 Windmessungen 3.1 Verfügbare Messungen im Kanton Bern Als Eingangsdaten für die Modellierung und für die Validierung wurden öffentlich zugängliche Messungen (z.b. SwissMetNet) und Messungen aus Windenergieprojekten genutzt. Insgesamt stehen im Bereich des Kantons Bern 16 Messungen zur Verfügung. Es handelt sich um 14 Mastmessungen und zwei SODAR-Messungen. Die überwiegende Anzahl der Mastmessungen weisen eine Dauer von mindestens einem Jahr auf und wurden in mindestens 30 m Höhe über Grund durchgeführt. Es stehen jeweils langjährige oder langjährig abgeglichene Windstatistiken für die Standorte zur Verfügung 3. Die räumliche Dichte der Messungen ist dabei sehr unterschiedlich. Im Bereich des Berner Juras liegen zahlreiche Messungen vor, während im Bereich der Voralpen und der Alpen weniger Messungen verfügbar sind (siehe Tabelle 5). Die Messungen aus Windenergieprojekten wurden freundlicherweise von Projektentwicklern zur Verfügung gestellt (schriftliche Einverständniserklärungen liegen vor). Teilweise wurde eingeschränkt, dass Messungen nur zur Validierung nicht aber zur Berechnung genutzt werden dürfen 4. Für fast alle Daten wurde anonyme Verwendung erbeten, was bedeutet, dass in diesem Bericht weder Lage und Höhe noch mittlere Windgeschwindigkeit dieser Messungen genannt werden. Es wird lediglich angegeben, wie viele Messungen aus Windenergieprojekten in einem Modellgebiet zur Verfügung standen. Für die Validierung werden nur die absoluten Differenzen zwischen berechneten und gemessenen Windgeschwindigkeiten angegeben. Dies wird für alle nicht öffentlich zugänglichen Messungen so gehandhabt. Die Messstandorte, ihre Koordinaten und die Dauer der öffentlich zugänglichen Messungen sind in Tabelle 4 angegeben und ihre Lage ist in Abbildung 2 dargestellt. Die Anzahl der verfügbaren Messungen pro Modellgebiet ist in Tabelle 5 dargestellt. 3 4 Für den Standort Moutier wurde ein langjähriger Abgleich mit NCAR/NCEP-Daten durchgeführt. Für die Nutzung zur Berechnung müssen Messdaten zur Verfügung gestellt werden, während für die Validierung eine Angabe zum Mittelwert der Windgeschwindigkeit ausreicht.

10 METEOTEST 10 Abbildung 2: Verfügbare Windmessungen im Kanton Bern (Quelle Hintergrundkarte: Bundesamt für Landestopografie).

11 METEOTEST 11 Tabelle 4: Öffentlich verfügbare Windstatistiken im Kanton Bern. Messstation Art der Messung Koordinaten (Swiss Grid) [Modellgebiet] Höhe [m.ü.m.] Verwendete Messhöhe [m] Messperiode Bantiger Messmast / [ 5 ] Breuleux Messmast / [ 1 ] Grimselpass Messmast / [ 11 ] Jungfraujoch Messmast / [ 10 ] Moutier Messmast / [ 2 ] Mühleberg / Stockeren Messmast / [ 4 ] Tabelle 5: Anzahl der langjährigen oder langjährig abgeglichenen Windstatistiken, die in den Modellgebieten zur Verfügung stehen. In Klammern ist die Anzahl der öffentlich verfügbaren Messungen angegeben. Modellgebiet Anzahl der verfügbaren Messungen Nesting-Gebiet 1 5 (1) Nesting-Gebiet 2 2 (1) Nesting-Gebiet 3 0 Nesting-Gebiet 4 1 (1) Nesting-Gebiet 5 2 (1) Nesting-Gebiet 6 1 Nesting-Gebiet 7 3 Nesting-Gebiet 8 0 Nesting-Gebiet 9 0 Nesting-Gebiet10 1 (1) Nesting-Gebiet 11 1 (1)

12 METEOTEST Auswahl der Messungen für die Modellierung Tabelle 5 zeigt, dass in acht der elf in Abschnitt 2.2 beschriebenen Nesting-Gebiete mindestens eine Messung vorliegt. Dies ist angesichts der Grösse des Kantons eine gute Abdeckung. Die Qualität der langjährigen Windstatistik hat massgeblichen Einfluss auf die Berechnung der Windressourcen. Daher wird zunächst geprüft, ob alle Messungen für die Berechnung geeignet sind. Für eine belastbare, langjährige Windstatistik werden eine mindestens 12-monatige Messreihe am Messstandort und eine mindestens 10-jährige vollständige Datenreihe einer permanenten Meteostation benötigt. Bei einer Messdauer von unter einem Jahr ist auch bei guter Korrelation mit einer permanenten Messstation nicht sicher, dass der Jahresgang der Windgeschwindigkeit am Messstandort ähnlich dem an der Meteostation verläuft. Daher ist in diesem Fall die Unsicherheit des langjährigen Abgleichs und damit der langjährig abgeglichenen Windstatistik hoch. Die vorliegenden SODAR-Messungen haben Messdauern, die deutlich unter einem Jahr liegen und ihr langjähriger Abgleich ist entsprechend unsicher. Da im Gebiet der SODAR-Messungen jeweils noch andere Messungen vorliegen, werden die SODAR-Messungen nicht für die Berechnung genutzt, sondern nur bei der Validierung berücksichtigt. Die Messung am Jungfraujoch hat eine Messhöhe von 10 m über Grund und liegt in sehr komplexem Gelände. Durch die Kombination von geringer Messhöhe und komplexem Gelände ist diese Messung als Eingabe in die WindSim-Modellierung wenig geeignet. Sie wird daher nicht für die Berechnung der Windressourcen sondern lediglich für die Validierung berücksichtigt. Die Messungen, die für Windenergieprojekte durchgeführt wurden, sind überwiegend von guter Qualität und können daher als Eingangsdaten benutzt werden, sofern die Daten vom Projektentwickler dafür freigegeben wurden. Im Nesting- Gebiet 1 stehen ausreichend Messungen zur Verfügung, so dass die Messungen Breuleux und eine weitere Messung aus einem Windenergieprojekt statt als Eingabedaten für die WindSim-Modellierung zusätzlich zur Validierung genutzt wurden. In einigen Nesting-Gebieten standen keine Messungen zur Verfügung, die Messungen waren für die Berechnung nicht freigegeben oder nicht von ausreichender Qualität. In diesen Nesting-Gebieten wird die Berechnung der Windressourcen mit Hilfe von aus den benachbarten Nesting-Gebieten transferierten Windstatistiken durchgeführt. Hierbei wird mit WindSim eine Windstatistik in den Bereich transferiert, in dem sich die Nesting-Gebiete überlappen, und diese als Eingabe für die Berechnung der Windfelder genutzt. Die Anzahl der in den Nesting-Gebieten zur Berechnung oder Validierung benutzten Windstatistiken sind in Tabelle 6 aufgeführt. Werden in einem Nesting-Gebiet mehrere Windstatistiken für die Berechnung der Windressourcen benutzt, so nimmt ihr Einfluss mit zunehmender Entfernung vom Standort der Messung ab.

13 METEOTEST 13 Tabelle 6: Anzahl der langjährigen oder langjährig abgeglichenen Windstatistiken, die zur Gewichtung der Windfelder bzw. zur Validierung in den Nesting- Gebieten genutzt wurde. In den Nesting-Gebieten, in denen transferierte Windstatistiken (TW) genutzt wurden, ist dies entsprechend gekennzeichnet. In Klammern ist die Anzahl der öffentlich verfügbaren Messungen angegeben. Modellgebiet Anzahl Windstatistiken zur Gewichtung der Windfelder Anzahl Windstatistiken zur Validierung Nesting-Gebiet (1) Nesting-Gebiet 2 2 (1) 0 Nesting-Gebiet 3 TW Bantiger 0 Nesting-Gebiet 4 TW Bantiger 1 (1) Nesting-Gebiet 5 1 (1) 1 Nesting-Gebiet Nesting-Gebiet Nesting-Gebiet 8 TW Windstatistik Modellgebiet 7 0 Nesting-Gebiet 9 TW Grimselpass 0 Nesting-Gebiet 10 TW Grimselpass 1 (1) Nesting-Gebiet 11 1 (1) 0

14 METEOTEST 14 4 Windressourcenkarten für den Kanton Bern Abbildung 3, Abbildung 4, Abbildung 5 und Abbildung 6 zeigen die Windressourcenkarten für die Höhen 50, 70, 100 und 130 m über Grund. Die Windgeschwindigkeit im Überlappungsbereich zwischen den Modellgebieten wurde entsprechend dem in Abschnitt 2.4 beschriebenen Verfahren interpoliert. Abbildung 3: Mittlere Windgeschwindigkeit auf 50 m über Grund (Quelle Hintergrundkarte: Bundesamt für Landestopographie). Abbildung 4: Mittlere Windgeschwindigkeit auf 70 m über Grund (Quelle Hintergrundkarte: Bundesamt für Landestopographie).

15 METEOTEST 15 Abbildung 5: Mittlere Windgeschwindigkeit auf 100 m über Grund (Quelle Hintergrundkarte: Bundesamt für Landestopographie). Abbildung 6: Mittlere Windgeschwindigkeit auf 130 m über Grund (Quelle Hintergrundkarte: Bundesamt für Landestopographie).

16 METEOTEST 16 5 Validierung der Windressourcenkarte 5.1 Windressourcen in verschiedenen Modellgebieten Die Windressourcen wurden für die Höhen 50, 70, 100 und 130 m über Grund in mehreren Nesting-Gebieten berechnet. Dies bedeutet, dass die berechneten Windressourcen auf unterschiedlichen Windfeldern und auf unterschiedlichen langjährigen Windstatistiken basieren. Stimmen die berechneten Windressourcen in unterschiedlichen Nesting-Gebieten trotz unterschiedlicher Grundlagen gut überein, erhöht dies die Vertrauenswürdigkeit der berechneten Windressourcen. In Abbildung 7 ist beispielhaft die Karte der mittleren Windgeschwindigkeit auf 100 m Höhe über Grund dargestellt. Die Ergebnisse der einzelnen Nesting-Gebiete sind ohne Interpolation gezeigt. Die Übergänge der Modellgebiete verlaufen recht homogen. An den Grenzen der Nesting-Gebiete treten für die Windgeschwindigkeit in unterschiedlichen Nesting- Gebieten meist nur geringfügige Unterschiede auf. Etwas deutlichere Unterschiede sind beim Übergang von Nesting-Gebiet 1 zu Nesting-Gebiet 4 zu erkennen. Die Unterschiede im Überlappungsbereich der Modellgebiete liegen im Mittel bei 0.35 m/s. Ein Vergleich der berechneten Windressourcen mit den zur Gewichtung genutzten langjährigen Windstatistiken ergibt Abweichungen unter 1% der mittleren Windgeschwindigkeit. Diese Prüfung bestätigt, dass die Windstatistiken in den berechneten Windressourcen gut reproduziert werden. Die gute Übereinstimmung der Windressourcen in den verschiedenen Nesting-Gebieten, obwohl die zugrundeliegende CFD-Modellierung und meist auch die zur Gewichtung genutzten langjährigen Windstatistiken unterschiedlich sind, erhöht das Vertrauen in das Ergebnis.

17 METEOTEST 17 Abbildung 7: Windressourcenkarte auf 100 m über Grund (Quelle Hintergrundkarte: Bundesamt für Landestopographie). Die Windressourcen der einzelnen Nesting-Gebiete sind ohne Interpolation in den Überlappungsbereichen dargestellt. 5.2 Vergleich der Ergebnisse der Windressourcenkarte mit Messungen Acht der zur Verfügung stehenden Messungen wurden für die Berechnung der Windressourcen genutzt. Für eine unabhängige Validierung der Windressourcenkarte standen ebenfalls acht Messungen zur Verfügung. Die zur Verfügung stehenden Messungen erlauben die Validierung der Nesting- Gebiete 1, 4, 5, 7, 8 und 10. Für die anderen Nesting-Gebiete stehen keine Messungen zur Verfügung, die noch nicht im Rahmen der Windressourcenberechnung verwendet wurden. In Tabelle 7 wird der Vergleich zwischen der mittleren Windgeschwindigkeit der langjährigen Windstatistik und der berechneten Windressourcen für die Nesting- Gebiete, in denen die Windstatistiken liegen, gezeigt. Der Vergleich der mittleren Windgeschwindigkeit in der Windressourcenkarte mit den langjährigen Windstatistiken ergibt eine gute Übereinstimmung. Die mittlere Abweichung beträgt 0.42 m/s. Die mittlere relative Abweichung jeweils bezogen auf die mittlere Geschwindigkeit am Mess standort beträgt knapp 10%. Die empirische Standardabweichung liegt bei 0.56 m/s und liegt damit deutlich unter der Unsicherheit der Windenergie-Karte der Schweiz (Standardabweichung), die mit 1 m/s angegeben ist. Alle Abweichungen sind kleiner als 1 m/s. Die Abweichungen liegen in

18 METEOTEST 18 dem Bereich, der bei 100 m Gitterweite und grösserer Entfernung von Vergleichsstandort und langjähriger Klimatologie im Modellgebiet erwartet wird. Tabelle 7: Absolute Abweichung der mittleren Windgeschwindigkeit zwischen den langjährigen Windstatistiken und den berechneten Windressourcen. "WE-Messung" bezeichnet eine Messung, die im Zusammenhang mit einem Windenergieprojekt durchgeführt wurde. Modellgebiet (Messung) Nesting-Gebiet 1 (WE-Messung) Nesting-Gebiet 1 (Breuleux) Nesting-Gebiet 1 (WE-Messung) Nesting-Gebiet 4 (Mühleberg / Stockeren) Nesting-Gebiet 5 (WE-Messung) Nesting-Gebiet 7 (WE-Messung) Nesting-Gebiet 8 (WE-Messung) Nesting-Gebiet 10 (Jungfraujoch) Absolute Abweichung der Windgeschwindigkeit [m/s] Hohe relative Abweichungen treten insbesondere im Mittelland auf, wo die mittlere Windgeschwindigkeit tendenziell überschätzt zu werden scheint. Die hohe Abweichung im Nesting-Gebiet 5 tritt im Vergleich zur Windstatistik auf, die auf einer SO- DAR-Messung beruht. Die Unsicherheit der langjährig abgeglichenen SODAR- Messungen, die in Abschnitt 3.2 diskutiert wurde, führt dazu, dass auch die Ergebnisse der Validierung mit einer entsprechenden Unsicherheit behaftet sind. Die Ergebnisse im Bereich der Alpen sind mit grösserer Unsicherheit behaftet, da weniger Messungen zur Berechnung der Windressourcen zur Verfügung standen und auch die Windfeldmodellierung unsicherer ist. Die Validierungsergebnisse zeigen dennoch, dass die berechneten Windressourcen auch im Bereich der Alpen für eine erste Orientierung geeignet sind.