Performance und Ertrag von Windkraftanlagen

Transkript

1 Performance und Ertrag von Windkraftanlagen Herbert Schwartz anemos-jacob GmbH

2 Selbstdarstellung aj 22 Mitarbeiter Seit 1990/1995 Windgutachten Windmessung Betriebsdatenanalyse Standsicherheitsnachweise

3 Selbstdarstellung HS : Universität Stuttgart Modellierung / Simulation UNIWEX Universal Wind Turbine for Experiments: Konzeptuntersuchungen, Parameterstudien, Regelung, Belastungen : AEV Typenprüfungen, Prototypbetrieb, Konzepte : Garrad Hassan Lastmessungen, Simulation, due diligence 2000-jetzt: anemos-jacob

4 Ertrag von WKA Windgutachten: langfristiger Durchschnitt + Unsicherheit a) 100 % Verfügbarkeit, keine Beschränkungen b) Betriebsbeschränkungen (D) c) technische Verluste (int.) Kosten Finanzierer Investoren Gesellschaft

5 Ertrag von WKA Realität: Gutachtenabweichung konstant Wetter stark variabel Klima? LK-Abweichung eher konstant Performance Anlagenverhalten Performance Verfügbarkeit mäßig variabel Performance Betriebsbeschränkungen teils, teils Verluste kaum variabel Zubau vorhersehbar? Umgebung

6 Indikatoren und Kennwerte tatsächlicher Ertrag / Langfristertrag Verfügbarkeit sonstige Verluste

7 Indikator Ertrag SCADA-10 min SCADA-Monate Einspeisezähler BDB EVU-Veröffentlichung Berichte Internet was ist korrekt? beeinflusst von Verlusten etc. Korrekturen variabel Langfristbezug Indikator für Performance? Verlustkorrekturen und Langfristbezug sind für eine Bewertung (Vergleich mit Gutachten und Abschätzung des langfristigen Erfolgs) notwendig. Sie stellen aber eine Abstraktion, d.h. einen Schritt von der Realität weg dar.

8 Indikator Ertrag Widersprüchliche Daten keine Erklärung vom Hersteller

9 Indikator Verfügbarkeit Ein echter Indikator, aber: fehlende oder unklare Definitionen Was ist enthalten? Oft Herstellergarantie-orientiert Nachvollziehbarkeit? Verständlichkeit in SCADA-Daten? (falsche Stichworte, kumulierte Ursachen, ) Verständlichkeit in Betriebsführungsberichten? widersprüchliche Angaben Aufklärung nicht möglich

10 sonstige Verluste Teilweise auch unplausible Daten (z. B. el. Übertragungsverluste) fehlende statistische Erfassung (z. B. Vereisung) oft nicht aus SCADA-Daten eindeutig ableitbar systematische Verlustanalysen sind oft nicht mit erträglichem Aufwand möglich sie wären aber sehr sinnvoll, Beispiel: Fledermausabschaltung

11 sonstige Verluste Inkonsistente Daten

12 Korrektur: rein empirisch für alles über Gondelanemometer oder über benachbarte Anlagen oder eine Windmessung

13 Langfristbezug noch immer kein Konsens über Datenbasis, keine wissenschaftliche Unterstützung - BDB-Indices - andere ertragsbasierte Indices - Reanalysen - downgescalte Reanalysen - Wetterstationen unterschiedliche Methodiken

14 Langfristbezug aj: für einige Regionen und Zeiträume sind die Reanalysen nicht stabil gelb: letzte 10 Jahre, orange: 15 Jahre, rot: 20 Jahre basierend auf den letzten 5 Jahren

15 Performance check (intelligente) Analyse SCADA-Daten je Anlage Vergleich SCADA-Daten zwischen Anlagen Vergleich Ertragsunterschiede real/modell/erfahrung im Park Vergleich Ertragsunterschiede real/modell zwischen Anlagentypen Vergleich Ertragsunterschied real/modell/erfahrung zwischen Windparks Messung - Mast - Sodar - Lidar - Gondellidar - I-spin

16 Performance check Beispiel: max/mittel/min-leistung im Nennleistungsbetrieb hohe Anlagenbelastung zu vermuten

17 10 Performance check Rote Zahlen: Abweichung in % Ursache: Modell, Windannahmen, Schubbeiwerte oder Anlagenverhalten?

18 Performance check Leistungskennlinie lt. Gondelanemometer sektoriell Leistungseinbruch im Nachlaufbetrieb

19 Leistungskennlinie verschlechtert Performance check

20 Performance check Untersuchung: Abschattung viel stärker als erwartet

21 Performance check Fall: Abschattung viel stärker als erwartet Gründe: Windrose Häufigkeitsverteilung des Windes Turbulenz Schubbeiwerte Anlagenverhalten

22 Performance check Bbbb Modelleigenschaften müssen berücksichtigt werden!

23 Performance check Fall: Parkertrag 20 % unter Gutachten auf Basis Messmast Gründe: Geländeeinfluss (WAsP) 6 % (über Vergleich Erträge/Modellergebnisse) Langfristniveau 3 % Anlagen-LK 5-10 % (über Sodarmessung, wurde behoben) Lokales Windgeschehen im Beobachtungszeitraum nicht regionstypisch (schlechte Korrelation mit Wetterstationen, Indices)

24 Performance check 5 Anlagentypen PWG 81 % bis 97 % sehr konsistentes Anlagenverhalten bei vier Typen

25 Performance check dunkelblau: sehr wenige Daten PWG 78 % bis 94 %, Mittel 85 % mittlerer Höhenexponent ca. 0,5 Turbulenz teils sehr hoch, teils niedrig sehr konsistentes Anlagenverhalten! sehr gute Modellierung des Parkwirkungsgrades