Windmessung in Neu Anspach Wie wird der Wind gemessen? Daniel Sitter Gruppenleiter Site Assessment 14. Oktober 2014

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1 Windmessung in Neu Anspach Wie wird der Wind gemessen? Daniel Sitter Gruppenleiter Site Assessment 14. Oktober 2014

2 Agenda 1. Definitionen Leistung Volllaststunde Leistungskennlinie Windverteilung Erträge 2. Windmessungen Warum messen wir Wind? Windmessmast LiDAR Messkonzepte Anforderungen gemäß TR06 Datenkontrolle Langzeitkorrelation 3. Windfeld-Modellierung Europäische Wind-Atlas- Methode Ertragsberechnung 4. Zwischenergebnisse Neu-Anspach Windgeschwindigkeit Ertrag 2

3 1. Definitionen Leistung P el = 1 2 ρ v3 π r² El. Leistung = 1 2 Luftdichte Windgeschwindigkeit3 Rotorkreisfläche 3

4 1. Definitionen Volllaststunde Quotient aus der Jahresenergieproduktion und der Nennleistung der Anlage Gibt an, wie viele Stunden die Anlage gelaufen wäre, um die Jahresenergieproduktion zu erreichen, wenn sie - ausschließlich unter Volllast gelaufen wäre - sonst stillgestanden hätte. Beispiel: WEA mit Kilowatt Nennleistung produziert kWh kWh / 3.000kW = 3.000h 4

5 1. Definitionen Leistungskennlinie 5

6 1. Definitionen Windverteilung Weilbull-Verteilung 6

7 1. Definitionen Erträge Bruttoenergieertrag = Ertrag ohne jegliche Abschläge Parkenergieertrag = Bruttoenergieertrag abzüglich Abschattungsverluste Nettoenergieertrag = Energieertrag abzüglich aller Verluste 7

8 2. Windmessungen Warum messen wir Wind? - Fundierte Einschätzung der Windverhältnisse und damit der Ertragsprognosen am Standort - Voraussetzung für die Erstellung TR6- konformer Windgutachten an Standorten durch akkreditierte Gutachter - Erhöhung der Prognosesicherheit - Erfolgreicher wirtschaftlicher Betrieb der Anlagen über 20 Jahre 8

9 2. Windmessungen Windmessmast 9

10 2. Windmessungen LiDAR LiDAR: Light Detection And Ranging Spezielle Geräte für die Anforderungen der Windenergie Aussenden von Laserimpulsen und Detektion des Rückstreusignals Atmosphärenpartikel reflektieren den Laserstrahl Messhöhe bis 200m Live-Überwachung aller Parameter - Windgeschwindigkeit - Windrichtung - Störungen - Ausrichtung - Diebstahlschutz 10

11 2. Windmessungen Messkonzepte 1.Messmast standalone mind. 1 Jahr Messung 2.LiDAR standalone Quicklook > 1 Jahr Messung 3.Messmast + LiDAR in unmittelbarer Nähe Korrelation und Erweiterung des Windprofils Erhöhung der vertikalen Sicherheit 4. Messmast + LiDAR an vers. Positionen im geplanten Windpark Verifizierung Windparkmodell Erhöhung der horizontalen Sicherheit 11

12 2. Windmessungen Anforderungen gemäß TR6 Anforderungen an Windmessungen Messdauer Verfügbarkeit Unterjährige Messungen Messhöhe Entfernung Repräsentativ Mindestens 12 aufeinander folgende Monate Mindestens 80% Verfügbarkeit, solange die jahreszeitliche Variabilität nicht beeinträchtigt ist Nur in Verbindung mit einer Messung von mindestens 12 Monaten zulässig und wenn alle meteorologischen Situationen abgedeckt sind (ca. 3 Monate) Mindestens 2/3 der geplanten Nabenhöhe (= 100m bei 149m Nabenhöhe) ca. 2 km in komplexem Gelände (max. 50m Geländeunterschied) Hinsichtlich Position und Anströmung zu geplanten WEA vergleichbar 12

13 2. Windmessungen Anforderungen gemäß TR6 Messqualität Datenbereitstellung Kalibrierung Datenauflösung Anforderungen an Windmessungen Die Funktion der Messsensorik muss regelmäßig geprüft werden Bereitstellen von Rohdaten aus dem Windmessmast zur Prüfung von: - Plausibilität der Daten - Konsistenz der Daten (Abgleich mit Messmastdokumentation) - Datenqualität (Ausreiseranalyse) Kalibrierung der Messtechnik 1Hz Frequenz der Messsignale mit einem Speicherintervall von 10 Minuten Vertikale Auflösung Mindestens 3 Messhöhen mit Abständen von mindestens 10 bis maximal 30 Meter. 13

14 2. Windmessungen Datenkontrolle - Dateneingangskontrolle - fehlenden Daten - unplausiblen Werte - Vereisungen Werte pro Stunde Werte pro Tag Werte pro Jahr 14

15 2. Windmessungen Langzeitkorrelation Gemessener Wert vs. Langzeitwert - Gemessener Wert wird mit 2 unabhängigen Langzeitdatensätzen in einen Langzeitbezug gebracht um interannulle Variabilität auszugleichen. - Langzeitbezug wird mit Reanalysedaten oder Daten von Messstationen hergestellt, bei denen konsistente Daten ohne Trends über viele Jahre vorliegen. 15

16 2. Windmessungen Langzeitkorrelation MERRA und Vortex Modern ERA-Retrospective Analysis for Research and Application Mesoskalige Reanalyse-Daten von der Firma Vortex 16

17 2. Windmessungen Langzeitkorrelation DWD-Station Kl. Feldberg Quelle: Google Panoramio/ Google Earth 17

18 2. Windmessungen Langzeitkorrelation DWD-Station Kl. Feldberg Quelle: DWD 18

19 3. Windfeld-Modellierung Europäische Wind-Atlas-Methode Warum wird nur an einer bzw. zwei Positionen gemessen? Übertragung der Windverhältnisse von der Messposition auf WEA-Position mittels Software. Zusätzliche Validierung des Modells mittels 2. LiDAR 19

20 3. Windfeld-Modellierung Ertragsberechnung Leistungskennlinie x Weibullverteilung 20

21 4. Zwischenergebnisse Neu Anspach Windgeschwindigkeit Langzeitwindgeschwindigkeit (von bis ) m/s Mittelwert WEA 2 bis WEA 5 in NH 7,1 Diese Windgeschwindigkeit kann im weiteren Messverlauf noch variieren!!!! 21

22 4. Zwischenergebnisse Neu Anspach Ertrag Nettoenergieertrag KWh/a Mittelwert WEA 2 bis WEA 5 ca