TÜV SÜD Industrie Service GmbH

Transkript

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2 Übersicht I II Waldvorkommen Wirtschaftlichkeit III Standsicherheit IV Zusammenfassung Abteilung:

3 Übersicht Fragestellungen: Wie wird der Wald gutachterlich erfasst / bewertet? Welchen Einfluss hat der Wald auf das Windprofil? Wie ändert sich der Ertrag in Folge von Wiederaufforstung? Gibt es Energieertragsänderungen durch Laubfall? Welche Turbulenzen sind über Waldgebieten zu erwarten? Abteilung:

4 I II Waldvorkommen Wirtschaftlichkeit III Standsicherheit IV Zusammenfassung Abteilung:

5 Wald weltweit Wald 33% der Landfläche > 40% Wald; h > 5 m 10% - 40% Waldfragmente Buschland, etc. Quellen: Abteilung:

6 Wald in Deutschland Gesamtfläche: ha Waldfläche Entspricht 31 % der Landesfläche von Deutschland Davon: 30 % Fichten 23 % Kiefern 15 % Buchen 8 % Eichen 24 % Douglasie, andere Quelle: Bundeswaldinventur 2002 Abteilung:

7 Waldtyp Windenergierelevante Größen durchschnittlicher Wälder: Alter [a] Tendenz Wuchsdichte [1/ Tendenz Kronenbreite [m] ha] Typ Höhe [m] Tendenz Fichte Kiefer Buche Eiche Quelle: Bundeswaldinventur 2002 Abteilung:

8 Waldtyp Bergwald Buchenwald Kiefernwald Dichte des Waldes variiert Höhe des Baumbestandes variiert Junger Mischwald Individuelle Betrachtung nötig! Abteilung:

9 Waldvermessung Laservermessung von: Höhen Breiten Abständen Abteilung:

10 Wald = physikalischer Wert Gutachterliche Bewertung mittels sog. Rauigkeiten Rauigkeit (R) = Nutzung der Erdoberfläche (Landnutzung), hat Auswirkungen auf das Windprofil und gibt an, wie durchlässig die Landnutzungsart ist: R = 0.01 m blanke Erdoberfläche R = 0.1m Acker und Wiese mit Buschwerk durchsetzt R = 1.0 m Städte Beispiele für Waldrauigkeiten: Dichter Wald ausgeprägte Krone, alter Waldbestand, dicht mit Buschwerk R = 1.0 m Lichter Wald Baumbestand mit großen Abständen, wenig Unterholz R = 0.8 m Jungwald nur geringe Höhe, wenig Unterholz R = 0.6 m Abteilung:

11 Waldeigenschaften Zumeist Kuppenlagen, Berglagen, Hanglagen Saisonale Änderungen, Laubfall Oftmals von Buschwerk durchsetzt Veränderungen des Waldbestandes durch Krankheiten, Rodungen, Sturmschäden Abteilung:

12 I II Waldvorkommen Wirtschaftlichkeit III Standsicherheit IV Zusammenfassung Abteilung:

13 Wirtschaftlichkeit - Windprofil a) Windmessung, ohne Wald im Flachland 350 m hoch 8 Messstellen dargestellt Auswertungsdauer 2 Jahre Waldhöhe = 0 m b) Windmessung, im Wald im Mittelgebirge 130 m hoch 5 Messstellen dargestellt Auswertungsdauer > 12 Monate Waldhöhe = ca. 20 m Abteilung:

14 Wirtschaftlichkeit - Windprofilanpassung Nabenhöhenreduktion: Wald lässt nur wenig Wind durch Wald kann auch wie ein Hindernis wirken Effektive Änderung der tatsächlichen Turmhöhe (NH) Quelle: Hui Shiu, Crockford Anthony: Wind profiles and forests: Technical University of Denmark, 2006 Abteilung:

15 Wirtschaftlichkeit - Windprofilanpassung Durchführung der Nabenhöhenreduktion: Dichter (undurchlässiger) Wald wirkt sich wie ein Hindernis aus Lichter (durchlässiger) Wald wirkt sich wie ein dichter Sieb aus (Porosität) An Waldrändern liegende WEA sehen unterschiedlich große Wälder (sektorielle Unterscheidung) Ausdehnung der Wälder ist relevant gutachterliche Einzelfallentscheidung der Nabenhöhenreduktion nach dem Modell von Raupach Abteilung:

16 Modell Raupach Rauigkeitslänge Höhenverschiebung Model nach Garrat,Dolman Jarvis, Hicks Nach Raupach: Quelle: Hui Shiu, Crockford Anthony: Wind profiles and forests: Technical University of Denmark, 2006 Abteilung:

17 Fallbeispiel für NH-Reduktion Drag Partitioning Model nach Raupach: h D λ Stirnflächenindex b mittlere Kronenbreite h mittlere Baumhöhe b Abteilung:

18 Fallbeispiel für NH-Reduktion Drag Partitioning - Model nach Raupach: Beispiel: Kiefernwald Höhe: Kronenbreite: Mittlerer Abstand: 20 m 4 m 5 m Höhenverschiebung: 17,1 m 85 % Rauigkeitslänge z 0,max : 0,86 m Abteilung:

19 Fallbeispiel: Laubfall Potentialkarte 1: Laubwald Sommer Rauigkeit: 0,8 m Potentialkarte 2: Laubwald Winter Rauigkeit: 0,4 m Abteilung:

20 Fallbeispiel: Änderung Waldbestand Auswirkungen von Wiederaufforstung Relativer Ertrag [%] Aktueller Zustand in 5 Jahren in 10 Jahren in 15 Jahren in 20 Jahren Relative Waldhöhe [%] Abteilung:

21 Wirtschaftlichkeit: Fazit a) Windmessung, ohne Wald im Flachland Windprofil ist über die ganze Höhe weitestgehend exponentiell Belastbarkeit der Windgutachten gewährleistet Erfahrung vorhanden, Windmessung in 2/3 der geplanten NH ausreichend b) Windmessung, im Wald im Mittelgebirge Windprofil ist im unteren Bereich kaum definierbar Oberhalb der Baumkronen befindet sich eine instabile Zone (Turbulenz) Weit oberhalb der Baumkronen weitestgehend exponentielles Windprofil Erfahrungen werden aufgebaut, Windmessung > 2/3 der geplanten NH erforderlich Abteilung:

22 I II Waldvorkommen Wirtschaftlichkeit III Standsicherheit IV Zusammenfassung Abteilung:

23 Standsicherheit Turbulenz Quelle: Patton, N. The Wind in the Willows. Atmospheric Boundary Layers: Concepts, Observations, and Numerical Simulations. Les Houches Summer School 2008 Abteilung:

24 Standsicherheit Turbulenz Definition: Turbulenz ist die (Standard-)Abweichung der momentanen Windgeschwindigkeit von der mittleren Windgeschwindigkeit in einem bestimmten Zeitintervall (10 Minuten). Auslöser von Turbulenzen: Rauigkeit des Untergrundes (Landnutzungstyp) Temperaturunterschiede Abteilung:

25 Turbulenzfeld Modellierung des Turbulenzfeldes Wald wird als Hindernis modelliert Zunehmende Höhe und Intensität des Turbulenzfeldes L [m] Quelle: Gardiner B. Airflow over Forests and forest gaps. BWEA Tree Workshop Forestry Comission March 2004 Abteilung:

26 Charakteristische Turbulenz Charakteristische Turbulenzintensität nach IEC Charakteristische Turbulenzintensität nach IEC % 35% Charakteristische Turbulenzintensität [-] 30% 25% 20% 15% 10% 5% Windgeschwindigkeit v [m/s] in Nabenhöhe Charakterist. Turbulenzintensität [-] 30% 25% 20% 15% 10% 5% Windgeschwindigkeit v [m/s] in Nabenhöhe Turbulenzklasse A Turbulenzklasse B Referenzpunkt Turbulenzklasse A Turbulenzklasse B Referenzpunkt Unbewaldeter Standort Waldstandort Abteilung:

27 I II Waldvorkommen Wirtschaftlichkeit III Standsicherheit IV Zusammenfassung Fazit Abteilung:

28 Fazit Wirtschaftswälder bieten neue Nutzungsmöglichkeiten der Windenergie Schall- und Schattenwurfproblematik reduziert Raubvogelflugzone weitestgehend überschritten Vorhandene Infrastruktur Unterscheidung von Wäldern (Laub- Nadelwald, etc.) Aufwändigere Modellierung notwendig Größere Abstände von WEA im Wald (Turbulenz) Hohe Nabenhöhen können Verluste abfangen Windmessung in Waldgebieten > 2/3 der geplanten Nabenhöhe der WEA Abteilung:

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Windgutachten / Windparkzertifizierung Peter H. Meier Tel.: +49 (0) peter-h.meier@tuev-sued.de Wind Cert Services Ludwig-Eckert-Straße Regensburg Deutschland windenergy@tuev-sued.de Abteilung: