Leistungskurvenmessung an Windenergieanlagen

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1 RENEWABLES ADVISORY DNV GL - ENERGY Leistungskurvenmessung an Windenergieanlagen Aktueller Stand und Perspektiven Erik Tüxen 15. Oktober October 2014 SAFER, SMARTER, GREENER

2 Unsere Erfahrung im Bereich der erneuerbaren Energie DNV GL vereint im Bereich der erneuerbaren Energien die Stärken der bekannten Marken WINDTEST Kaiser-Wilhelm-Koog, Kema, Hélimax, Garrad Hassan und GL Renewables Certification *die Dienstleistungen der GL Renewable Certification werden separat von anderen Dienstleistungen angeboten, um eine vollständige Unabhängigkeit sicherzustellen und den Anforderungen der Akkreditierung gemäß DIN EN ISO IEC 17065:2013 zu genügen 2

3 Agenda Einführung - Leistungskurve: Was/Warum/Wie - IEC Edition 2 - Möglichkeiten und Einschränkungen - Jüngste Entwicklungen - gondelbasierte Fernerkundungssysteme - 3

4 Einführung - Leistungskurve: Was/Warum/Wie - 4

5 Was ist eine Leistungskurve? Leistung über Windgeschwindigkeit Output über Input Zugehörig: AEP (Jahresenergieerzeugung), C P (Leistungsbeiwert) 5

6 Gründe für Leistungskurvenmessung Motivation WEA-Hersteller WEA-Betreiber Optimierung der WEA X X Energieertragsprognose X Verifizierung (Garantievereinbarung) X Basis für Einspeisetarif X Zertifizierung X 6

7 Grundlegender Ansatz Gemessene Windgeschwindigkeit Mitte der Rotorfläche P kin 1 2 A v 3 7

8 Standortkalibrierung (in komplexem Gelände) WEA-Standort Wind WEA-Standort Wind Standortkalibrierung (in der Praxis immer vor Errichtung der WEA) Nachfolgende Leistungskurvenmessung 8

9 power output [kw] cp Messergebnisse: Leistungskurve und C P -Kurve wind speed [m/s]

10 Messergebnisse: AEP (Jahresenergieerzeugung) 10

11 IEC Edition 2 - Möglichkeiten und Einschränkungen - 11

12 Zeitplan Oktober 2007: Auftakttreffen ( Kick-Off ) des Maintenance-Teams (MT) 12-1 November 2008: Maintenance Cycle Report (MCR) Januar 2009: Erstes reguläres Treffen des MT12-1, Committee Draft (CD) geplant für April 2010 November 2011: CD Juli 2013: Zweiter CD Oktober 2014: jüngstes Treffen des MT12-1 (nicht das letzte ) 12

13 Wesentliche konzeptionelle Änderung zwei Windgeschwindigkeitsdefinitionen vier Arten des Messaufbaus Anmerkung: remote sensing bezieht sich hier ausdrücklich nur auf bodenbasierte Fernerkundungssysteme 13

14 Rotor-äquivalente Windgeschwindigkeit Definition: The rotor-equivalent wind speed is the wind speed corresponding to the kinetic energy flux through the swept rotor area, when accounting for the vertical shear. 14

15 Normalisierung gemäß Turbulenzintensität (TI), neuer Anhang M Intention: It is recommended to apply the turbulence normalisation procedure in order to make power curves measured at different turbulence intensities better comparable to each other. 15

16 Sonstige Änderungen Ultraschall- und Schalenkreuzanemometer (nahezu) gleichwertig Annahme von 50 % relativer Luftfeuchte (sofern nicht gemessen) Nur noch eine Datenbasis (derzeitige Datenbasis B -Definition) Abgleich zwischen Hindernis- und Geländebewertung (teilweise) Änderung der Kriterien für flaches und komplexes Gelände Umfangreichere Vorgaben für Standortkalibrierung Umfangreichere Vorgaben für Unsicherheitsbetrachtung Änderung der Vorgaben für Anbringung von Sensoren am Messmast Änderung des bestehenden Verfahrens für den Vor-Ort-Vergleich von Anemometern (und Ergänzung eines alternativen Verfahrens) Neuer Anhang L (normativ): The application of remote sensing technology Anmerkung: Dies ist der umfangreichste Abschnitt des gesamten Dokuments Neue Anhänge N, O, P, Q (jeweils informativ) October 2014

17 Jüngste Entwicklungen - gondelbasierte Fernerkundungssysteme - 17

18 Motivation für gondelbasierte Fernerkundungssysteme In bestimmten Fällen möglicherweise die einzige realistische Lösung Besondere technische Chancen (aber auch Herausforderungen) 18

19 Pilotprojekt: Standort und Installation Flaches Gelände (horizontale Ebene) Messsektor (gemäß IEC ) West / Nordwest Draufsicht auf die Gondel Fenster Fenster Maße in mm

20 Pilotprojekt: Ergebnisse, messmast- (blau) u. gondelbasiert (rot) Relative Leistung [% von Nenn-] über Windgeschwindigkeit [m/s] Leistungsbeiwert C P über Windgeschwindigkeit [m/s] Standardabweichung der Leistung [% von Nenn-] über Windgeschw. [m/s] Anmerkung: In diesem Zusammenhang bezieht sich die Standardabweichung auf die 10-Minuten- Mittelwerte innerhalb eines Bereichs ( Bin ). 20

21 elektrische Leistung zu guter Letzt: ein ganz neuer Ansatz...? kinetische Leistung uploads/2014/07/13-type-b-effects-erik-tüxen-dnv-gl.pdf 21

22 Vielen Dank! Erik Tüxen Global Head of Practice, Power Performance Renewables Advisory DNV GL - Energy erik.tuexen@dnvgl.com +49 (0) SAFER, SMARTER, GREENER 22