LIDAR Messung und deren Anwendung in Ertragsermittlungen in Deutschland. Till Schorer DEWI. 23. Windenergietage Potsdam,

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1 LIDAR Messung und deren Anwendung in Ertragsermittlungen in Deutschland Till Schorer DEWI SITE ASSESSMENT. WIND TURBINE ASSESSMENT. GRID INTEGRATION. DUE DILIGENCE. KNOWLEDGE. CONSULTANCY 23. Windenergietage Potsdam, November 2014

2 DEWI GmbH Deutsches Windenergie-Institut DEWI GmbH: 1990 in Wilhelmshaven gegründet seit 2012 DEWI and DEWI-OCC Headquarters DEWI Branches Co-operations Origin of Clients Akkreditierungen: ISO/IEC MEASNET Seite 1

3 DEWI - Dienstleistungen DEWI bietet im Bereich Windenergie alle Arten von Messungen und Dienstleistungen für die Industrie, Windparkplaner, Banken, Behörden und öffentliche Verwaltungen an. Standortgutachten. Windpotenzial / Windmessungen. Energieertragsprognosen. Windparkauslegung / Micrositing. Schallimmissionsprognosen Due Diligence. Projektprüfungen. Vertragsprüfungen. Projektüberwachung. Turbineninspektion Zertifizierung. Zertifizierung von WEA und Komponenten. Typenprüfung. On- und Offshore Dienstleistungen Vermessung von Windturbinen. Belastungsmessungen. Leistungsvermessungen. Geräusch- / Vibrationsmessungen Knowledge. Forschung & Studien. Trainingskurse & Seminare. Offshore-Windenergie Netzintegration. Netzverträglichkeit / Power Quality. Netzberechnungen. Netzanschlussbedingungen Beratung. Sachverständigengutachten. Politikberatung. Konferenzen & Arbeitsgruppe Seite 2

4 Einleitung DEWI hat seit 1997 mehr als 1000 EYA in Deutschland durchgeführt, maßgeblich auf Basis von Betriebsdaten benachbarter WEA. Hohe Nabenhöhen Regionen ohne bestehende WEA Notwendigkeit von Windmessungen LIDAR F&E Projekte + eigene Systeme DEWI hat zwischenzeitlich mehr als 30 Ermittlungen (in Deutschland) auf Basis von Fernerkundungssytemen durchgeführt Revision 9 der TR6 Page 3

5 Windmessung über Fernerkundung Messmethoden SODAR (Sonic Detection and Ranging) akustische Signale LIDAR (Light Detection and Ranging ) optische Signale Seite 4 Photos: DEWI

6 Windmessung über Fernerkundung Messung in hohen Höhen einfacher möglich (ca. 40 bis 240 Meter) Keine Baugenehmigung notwendig Volumenmessung versus Punktmessung Ausfall an Messdaten bei bestimmten Rahmenbedingungen Möglicher Messfehler aufgrund der Annahme identischer Windbedingungen in den Messvolumina Software und Filterung Analyse und Interpretation der Daten Rückführbarkeit auf bekannte Größen. Seite 5

7 Verifikation der Messung Im Vorfeld (und evtl. im Nachgang) des Messeinsatzes sind die Fernerkundungsgeräte an einer hochwertigen Mastmessung zu verifizieren. Wesentliche Elemente: Mastmessung nach IEC , Anemometer kalibriert nach MEASNET Messort kann sich vom Einsatzort unterscheiden Wichtige Kriterien im Rahmen der Verifikation Mess-Höhen Windgeschwindigkeitsklassen Klassifikation der Geräte hinsichtlich Sensivität gegenüber z.b. Turbulenz /Scherung Seite 6

8 LIDAR Messungen im Rahmen von Energieertragsermittlungen als Stand-alone mit Mastmessung zur Absicherung des vertikalen Windprofils LIDAR Messung mit Betriebsdaten von WEA zur Messung in großen Windparkarealen Page 7

9 Stand-alone Messungen mit LIDAR Nach TR6 Revision 9 sind Fernerkundungssysteme auch als Stand-alone zulässig Identische Anforderungen wie an Mastmessung hinsichtlich Messdauer (mind. 12 Monate) Messhöhe (Nabenhöhe) Entfernung zu geplanten WEA Datenmonitoring Eventuell erhöhte Anzahl an Messlücken Verifikation der Messgeräte vor und nach der Kampagne gefordert. In der Richtlinie keine Unterscheidung von Geländestrukturen Page 8

10 Komplexes Gelände Schräganströmung im Messvolumen führt zu Abweichungen im Ergebnis im Vergleich zu Mastmessungen Korrektur der Messwerte notwendig um diese Effekte zu minimieren Interne Korrekturmechanismen durch Herstellersoftware Korrekturverfahren auf Basis von CFD Modellierungen Annahme identischer Windbedingungen in den Messvolumina Erhöhte Unsicherheiten insbesondere bei Black-box Verfahren, sowie durch das Verfahren im Allgemeinen. Page 9

11 Ertragsermittlung mit LIDAR und Messmast Absicherung des vertikalen Windprofils über der Messhöhe des Mastes Abdeckung größerer Windparkflächen Höhe des Messmastes in Abhängigkeit der umgebenden Landschaft Minimum 40m lt. IEC ed.2 Annex L (draft) Empfehlung 60m bei Waldgebieten 80m Überlappende Zeiträume mit Langjahres- Repräsentativität Verifikation am Standort Page 10

12 Ertragsermittlung mit LIDAR und Vergleichs - WEA Repräsentative WEA mit geringerer NH als geplant TR6 Revision 9: unter 2/3 Nabenhöhe nicht mehr repräsentativ! Plausibilisierung der meteorologischen Eingangsdaten auf Referenz- WEA NH Anpassung des Höhengradienten auf Basis der LIDAR Messung Mindestens 3 Monate Messzeitraum LIDAR Repräsentativer Zeitraum (Übergangsmonate) Page 11

13 Erfahrung und Beispiele Beispiele für Höhenexponenten 80 bis 140m v z vz r z z v(z) Windgeschwindigkeit in der Höhe z; z z r r Höhe über Geländeoberfläche; Bezugshöhe über Grund Höhenexponent; Site alpha Terrain halboffen, südlich Dorfgebiet sehr nahe, orographisch komplex Waldgebiet, orographisch komplex offen, leicht welliges Gelände Waldgebiet, leicht welliges Gelände insgesamt offenes Gelände, vereinzelte Heckenstrukturen, flach nah am Waldgebiet, flaches Gelände nah am Waldgebiet, flaches Gelände offen, leicht welliges Gelände, von benachbarten WEA im Osten beeinflusst offen, flaches Gelände offen, flaches Gelände offen, flaches Gelände offen, flaches Gelände Vielfach Unterschätzung des Windprofils auf Basis der WASP-Methode unter Verwendung des logarithmischen Höhenprofils Page 12

14 Zusammenfassung und Ausblick LIDAR Messungen als anerkannte Messmethode durch Revision 9 TR6 LIDAR Messung als Stand-alone möglich Vorsicht in komplexem Geländestrukturen! LIDAR trägt zur Absicherung des vertikalen Windprofils in hohen Höhen bei Auch LIDAR Messungen sind mit Unsicherheiten behaftet Verifikation der Geräte in regelmäßigen Abständen Mit 25 Jahren Erfahrung im Bereich Windmessung und intensiver Kenntnis von LIDAR Systemen unterstützt DEWI mit eigenen LIDAR-Systemen in der Konzeptionsphase in der Durchführung und Auswertung sowie im Rahmen von Verifikationen von LIDAR-Geräten. Page 13

15 Besuchen Sie uns am DEWI Stand 138 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit