3. Wind.Energie Mitteldeutschen Branchentage

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2 Vortrag: Praxiserfahrungen bezüglich LiDAR-Windmessungen unter verschiedenen Standortbedingungen Erstellt für die 3. Wind.Energie Mitteldeutschen Branchentage Datum: / Erfurt Referentin: Sylvia Schubert, Bereichsleiterin Windpotenzial, BBB Umwelttechnik GmbH 2

3 Gliederung 1. Kurze Vorstellung der BBB 2. Wann und warum sind Messungen sinnvoll? 3. Technische Beschreibung und Funktionsweise 4. Vorteile einer LiDAR-Messung 5. LiDAR-Messungen unter verschiedenen Standortbedingungen 3

4 1. Firmenprofil: BBB Umwelttechnik GmbH Firmenstandorte Hauptsitz NRW: Windprüflabor Bayern: Kontaktstelle Sachsen: Wissenschaftspark Gelsenkirchen Weiden (Oberpfalz) Leipzig Leipzig 4

5 1. Firmenprofil: BBB Umwelttechnik GmbH BBB-Beratungsspektrum Technische Due Diligence - Prüfung Inhouse-Schulungen Windmessungen Bauüberwachung Windertragsgutachten Vertrags- und Beschaffungsmanagement Machbarkeitsstudien Projekt-Engineering Detailplanung Genehmigungsplanung 5

6 1. Firmenprofil: BBB Umwelttechnik GmbH Leistungsbilanz Entwicklung und Inbetriebnahme von mehr als 200 Megawatt Windenergieanlagen Projektbegutachtung (TDD) für Windkraftprojekte im Umfang von mehr als Megawatt Erstellung von mehr als 500 Windgutachten 6

7 1. Firmenprofil: BBB Umwelttechnik GmbH Windmessung und Windgutachten 7

8 1. Firmenprofil: BBB Umwelttechnik GmbH Windmessung und Windgutachten Akkreditiert für die Erstellung von Wind- und Referenzertragsgutachten gemäß DIN ISO/IEC Akkreditiert für die Installation und Durchführung von Windmessungen gemäß DIN ISO/IEC Mitglied des Windgutachterbeirats des BWE (Bundesverband WindEnergie e.v.) Mitglied der Fachausschüsse der FGW (Fördergesellschaft Windenergie) 8

9 2. Wann und warum sind Messungen sinnvoll? 9

10 2. Wann und warum sind Messungen sinnvoll? Einflussfaktoren auf die Windströmung Faktoren die Windverhältnisse an einem potenziellen WEA-Standort beeinflussen: Globale Windverhältnisse Lokale Windverhältnisse Gelände und Geländeoberfläche Daraus ergeben sich für den zu untersuchenden Standort: Ein standortspezifisches Windprofil Ein standortspezifische Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsverteilung durch Windmessungen zu ermittelnde, grundlegende Parameter für Ertragsberechnungen 10

11 2. Wann und warum sind Messungen sinnvoll? Wann ist eine Windmessung nicht notwendig? Bei sehr guter bis guter Datengrundlage für Ertragsberechungen. (Windenergieanlagen am Standort oder in der nahen Umgebung) Wann ist eine Windmessung notwendig? Wenn keine bis schlechte Datengrundlage für Ertragsberechungen vorhanden ist. (Keine Referenzanlagen in der Umgebung, Standort in dünn beplanten Mittelgebirgslagen, an Waldstandorten oder bei geplanten Nabenhöhen über 100 Meter) Entscheidung muss projektspezifisch getroffen werden! 11

12 2. Wann und warum sind Messungen sinnvoll? Warum sind Messungen sinnvoll? Generieren/ Verbesserung der Datengrundlage für die Ertragsberechnung Bewirkt eine niedrigere Unsicherheit der Ertragsberechnung und damit einen höheren p75 bzw. p90-wert und somit eine Verbesserung der Finanzierungskonditionen Ermittlung der lastrelevanten Turbulenzen und Extremwinde (optimale WEA-Auslegung) Überprüfung der garantierten Leistungskennlinie der WEA 12

13 2. Wann und warum sind Messungen sinnvoll? Wertschöpfung durch Standortvermessung mit LiDAR Auswirkungen der standortnahen Datengrundlage auf die Berechnungsunsicherheit Szenario Messsystem Durchgehend Dauer der Messung Messsystem temporär und örtlich variabel Dauer der Messung 1 Mast 140 m 12 Monate Mast 100 m 12 Monate LiDAR 200 m 1 x 3 Monate 3 Mast 80 m 12 Monate LiDAR 200 m 1 x 3 Monate 4 Mast 100 m 12 Monate LiDAR 200 m 3 x 3 Monate 5 Mast 80 m 12 Monate LiDAR 200 m 3 x 3 Monate 6 Mast 140 m 24 Monate x Mast 140 m 12+x Monate Zur späteren LK-Vermessung LiDAR 200 m 12 Monate 13

14 2. Wann und warum sind Messungen sinnvoll? Wertschöpfung durch Standortvermessung mit LiDAR Auswirkungen der standortnahen Datengrundlage auf die Berechnungsunsicherheit Szenario Tage MeßstellenCalib Inst Avail Data Terrain Obstacle Güte Clim Integrität PC Uc ,0% 1,1% 1,0% 0,5% 8,0% 0,6% 6,0% 12,1% 10,0% 19,4% ,0% 1,1% 1,0% 0,5% 8,0% 0,6% 4,0% 7,3% 10,0% 16,3% ,0% 1,1% 1,0% 0,5% 8,0% 0,6% 5,0% 9,3% 10,0% 17,5% ,0% 1,1% 1,0% 0,5% 8,0% 0,6% 3,0% 4,2% 10,0% 14,9% ,0% 1,1% 1,0% 0,5% 8,0% 0,6% 3,0% 4,8% 10,0% 15,1% ,0% 1,1% 1,0% 0,5% 8,0% 0,6% 5,0% 10,5% 10,0% 18,0% ,0% 1,1% 1,0% 0,5% 8,0% 0,6% 6,0% 12,1% 6,6% 17,7% ,0% 1,1% 1,0% 0,5% 8,0% 0,3% 6,0% 9,1% 10,0% 17,9% best-worst 4,5% Szenario Messsystem Dauer der Messung Messsystem Dauer der Messung Durchgehend temporär und örtlich variabel 1 Mast 140 m 12 Monate Mast 100 m 12 Monate LiDAR 200 m 1 x 3 Monate 3 Mast 80 m 12 Monate LiDAR 200 m 1 x 3 Monate 4 Mast 100 m 12 Monate LiDAR 200 m 3 x 3 Monate 5 Mast 80 m 12 Monate LiDAR 200 m 3 x 3 Monate 6 Mast 140 m 24 Monate x Mast 140 m 12+x Monate Zur späteren LK-Vermessung LiDAR 200 m 12 Monate 14

15 2. Wann und warum sind Messungen sinnvoll? Auswirkungen der Datengrundlage auf den p90-wert Je besser die Datengrundlage desto geringer die Unsicherheit und desto höher der p90-wert 15

16 3. Technische Beschreibung und Funktionsweise 16

17 3. Technische Beschreibung und Funktionsweise Aufbau der Messung Messung LiDAR (Windcube V2) Luftfeuchte, Lufttemperatur, Luftdruck Autarke Stromversorgung Brennstoffzelle Photovoltaik Kleinwindanlage Transport, Stationierung Kofferanhänger 17

18 3. Technische Beschreibung und Funktionsweise Einrichtung einer Fernüberwachung Hohe Verfügbarkeit und Kontrolle z.b. durch MMS (Measurement Monitoring System): Systemunabhängig (Messmasten, LiDAR, SoDAR, auch WEA) Webbasiertes Monitoring aller Sensoren Automatische Analyse und Validierung der Daten Automatisches Alarmsystem für das Serviceteam (SMS, ) Redundante Datenspeicherung Monatliche Berichte 18

19 3. Technische Beschreibung und Funktionsweise Messprinzip LiDAR = Light Detection And Ranging = Laserbasierte Messtechnik Messhöhen: m Das Prinzip der LIDAR-Messung beruht auf der Messung des Dopplereffektes und somit auf der Reflexion des Lasers durch die Partikel in der Luft (Aerosole). 19

20 4. Vorteile einer LiDAR-Messung 20

21 4. Vorteile einer LiDAR-Messung Über entsprechende Standards zugelassen: Aufnahme in TR6 (Verabschiedung ); voraussichtliche Aufnahme in den IEC Standard in diesem Jahr erwartet Hohe Datenqualität Baugenehmigung entfällt kein Fundament nötig keine aufwendige Errichtung einfacher Positionswechsel möglich Vermessung kurzer Zeiträume für entsprechende Fragestellungen möglich Handlich, robust, autark, leise und unauffällig 21

22 5. LiDAR-Messungen unter verschiedenen Standortbedingungen 22

23 5. LiDAR-Messungen unter verschiedenen Standortbedingungen Fallbeispiel Standort Marburg Video: Kombinierte Messung am Standort Marburg (2:30 min.) 23

24 5. LiDAR-Messungen unter verschiedenen Standortbedingungen Hohe Datenqualität über zahlreiche Publikationen belegt Hier: Analyse der Datenqualität einer LiDAR-Messung auf dem RISØ Testfeld Høvsøre; R² = 99,89% 24

25 5. LiDAR-Messungen unter verschiedenen Standortbedingungen Verifikationstest 25

26 5. LiDAR-Messungen unter verschiedenen Standortbedingungen Verifikationstest: Anforderungen an die Qualität der Messung nach IEA Wind: Ground based vertically-profiling remote sensing for wind resource assessment 26

27 5. LiDAR-Messungen unter verschiedenen Standortbedingungen Bestätigung der hohen Datenqualität aus unserer Praxis Korrelationsgüte LiDAR gegen Mastmessung aus Verifikationstest; IEC-konformer Standort flach und frei 27

28 5. LiDAR-Messungen unter verschiedenen Standortbedingungen Bestätigung der hohen Datenqualität aus unserer Praxis Korrelationsgüte LiDAR gegen LiDAR, hügeliger Standort im Wald 28

29 5. LiDAR-Messungen unter verschiedenen Standortbedingungen Bestätigung der hohen Datenqualität aus unserer Praxis Korrelationsgüte LiDAR gegen Mastmessung aus Verifikationstest, komplexer Standort im Wald 29

30 Winddirection (RSD) at 99 m LiDAR-Messungen unter verschiedenen Standortbedingungen Bestätigung der hohen Datenqualität aus unserer Praxis used sektors omitted sektors Winddirection (Ref) at 96m w ind vane Korrelationsgüte LiDAR gegen Mast, komplexer Standort im Wald 30

31 5. LiDAR-Messungen unter verschiedenen Standortbedingungen LiDAR in komplexem Gelände Auswirkungen der Beamausrichtung: z.b. Windcube 28 in 140 m ü.g. wird in 75 m Entfernung von der LiDAR-Position gemessen Bei Kuppenstandorten leichte Unterschätzung des Windpotenzials Abweichungen von > 2 % von Anemometermessungen kamen bei keiner unserer Messungen in komplexem Gelände vor. Volumen-Punkt-Korrektur über CFD-Modelle (oder auch FCR u.a.) möglich leichte Überschätzung des Windpotenzials 31

32 BBB Umwelttechnik Kompetenz in Windenergie Unser Wissen für Ihren Erfolg. 32