Standardisierung und vergleichende Analyse der meteorologischen FINO- Messdaten (FINO-Wind)

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1 d Standardisierung und vergleichende Analyse der meteorologischen FINO- Messdaten (FINO-Wind) Birger Tinz und Gudrun Rosenhagen Deutscher Wetterdienst, Maritime Klimaüberwachung Hamburg

2 Gliederung 1. Vorgeschichte und Projektpartner 2. Projektziele 3. Nutzen 4. Ausblick

3 1. Vorgeschichte Ausbau der Offshore-Windenergie erklärtes Ziel der Bundesregierung und der EU 2002 Beschluss Bundesregierung Bau Forschungsplattformen in Nordund Ostsee (FINO) Im Auftrag Bundesumweltministerium Messung und Untersuchung Meteorologischer Größen, wie Windgeschwindigkeit und -richtung in Abhängigkeit von der Höhe Ozeanographischer Größen, wie Wellen und Meeresströmungen Beschaffenheit des Untergrundes ökologische Begleitforschung (Vogelzug) Ziel: Unsicherheiten bzgl. der technischen Auslegung WEA beheben Kenntnislücken über die Biotope in diesen Gebieten und ihre Veränderung während des Baus von Offshore-Windparks schließen

4 Lage der FINO*-Masten mit Angabe des Betriebsbeginns und der Beeinflussung durch Offshore- Windparks Quelle: GL GH *Forschungsplattformen in Nord- und Ostsee

5 1 Vorgeschichte : FINO Konferenz 8 years of FINO Offshore Wind research and analysis in Hamburg U.a. Vergleich der Messungen auf den 3 Plattformen Überraschender Befund: Windgeschwindigkeit FINO1 in Nordsee = FINO2 in Ostsee

6 Häufigkeitsverteilung der Windgeschwindigkeit in m/s an FINO1 (9,9 m/s) und FINO2 (10,0 m/s) 09/ /2011 (Abbildung: WIND-Consult)

7 Wie erklären sich die Unterschiede? Mittlere 10-m Windgeschwindigkeit in m/s im Jahresmittel (Quelle: ERA- Interim)

8 Standardisierung und vergleichende Analyse der meteorologischen FINO-Messdaten (FINO-Wind) Finanzierung Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), 12/ /2015, Budget Projektträger Projektträger Jülich (PTJ) Projektleitung Deutscher Wetterdienst (DWD) Projektpartner Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) Deutsches Windenergie-Institut (DEWI) Fraunhofer IWES (Fh IWES) Germanischer Lloyd Garrad Hassan (GL GH) WIND-consult GmbH (WICO)

9 2 Projektziele Gesamtziel: Standardisierungen in den Auswertungen der FINO- Wind-Messdaten Entwicklung und Definition von Messstandards, Vorschlägen zur Anpassung des messtechnischen Aufbaus Entwicklung von einheitlichen Prüfverfahren, Auswertungsmethoden, Homogenisierungsstandards, Umgebungskorrekturen Konsistente Ablage der Messergebnisse und der standardisierten Daten in der FINO-Datenbank des BSH Statistische Auswertung der standardisierten Messwerte der Windgeschwindigkeiten und Vergleich mit dem Windklima von Nord- und Ostsee

10 3 Nutzen Technischer Nutzen Definition von Mess-, Prüf- und Homogenisierungsstandards Ableitung von Anforderungen für Normen und Empfehlungen hinsichtlich des messtechnischen Aufbaus Wissenschaftlicher Nutzen Bereitstellung von homogenen Datensätzen für Windverhältnisse Nord- und Ostsee Methode Korrektur von Abschattungseffekten der Mastkonstruktion auf die Messergebnisse Planung von Betrieb von Offshore-Windparks Prognose der Abschattungseffekte und Wirkungsgrade von Windparks Analysen zu Wetterfenstern für Bau und Wartung von WEA

11 4 Ausblick Ergebnisse werden auf nationalen und internationalen Kongressen und in der Fachliteratur präsentiert Projektbericht und Broschüre FINO-Abschlussworkshop in Hamburg Ablage der homogenisierten Winddaten in der BSH-FINO- Datenbank ( FINO-Plattformen:

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13 3 Projektphasen 1. Festlegen von Standards, Entwicklung von Standardisierungsverfahren 2. Tests, Validierung und Optimierung der Standardisierungsverfahren 3. Einführung in die Routineprozeduren 4. Datenanalysen und Bewertung 5. Präsentation der Projektergebnisse

14 4 Technischer Nutzen Bereitstellung von Routinen zur Datenfilterung für unterschiedliche Nutzeranforderungen Erkenntnisse zur Qualität von Korrekturmöglichkeiten und -verfahren der Messdaten von Offshore-Messmasten Definition von Mess-, Prüf- und Homogenisierungsstandards zur Messung und Prüfung des Leistungsverhaltens und der Lasten der WEA unter Offshore-Bedingungen Ableitung von Anforderungen für Normen und Empfehlungen hinsichtlich des messtechnischen Aufbaus und der Auswertemethoden

15 4 Wissenschaftlicher Nutzen Erkenntnisse zu den Zusammenhängen von meteorologischen und hydrologischen Parametern (Windprofil, Windscherung, Stabilität, Wellencharakteristik) Bereitstellung von homogenen Datensätzen für weiträumige CFD- Modelllierungen der Windverhältnisse in Nord- und Ostsee Erkenntnisse zur Korrektur von Abschattungseffekten der Mastkonstruktion auf die Messergebnisse

16 4 Nutzen für Planung von Offshore-Windparks Windpotenzial- und Energieertragsprognosen Bestimmung der Turbulenzintensität, Böenstruktur, Extremwerte Prognose der Abschattungseffekte und Wirkungsgrade von Windparks Prognosen zur Verfügbarkeit und zum Lastmanagement Prognose zu den Langzeitwindbedingungen Analysen zu Wetterfenstern für den Bau von Windparks

17 4 Nutzen für den Betrieb von Offshore-Windparks Messung und Prüfung des Leistungsverhaltens der WEA Messung und Prüfung von Lasten der WEA Messung und Prüfung von Verfügbarkeit und Wirkungsgrad der WEA Analysen zu Wetterfenstern für Wartung und Instandsetzung von WEA