LIDAR-Messung als Stand-Alone-System

Transkript

1 LIDAR-Messung als Stand-Alone-System Peter H. Meier Wind Cert Services TÜV SÜD Industrie Service GmbH Folie 1

2 TÜV SÜD IS Wind Cert Services Akkreditiertes Prüflaboratorium gemäß DIN EN ISO/IEC 17025:2005 WINDGUTACHTEN & WINDATLANTEN WINDMESSUNGEN TURBULENZ- & EXTREMWINDGUTACHTEN SCHALL- & SCHATTENWURFGUTACHTEN MESSUNG DER SCHALLIMMISSION (BImSchG) MESSUNG DER LEISTUNGSKURVE BELASTUNGSMESSUNG STANDORTKALIBRIERUNG Zugelassener Sachverständiger für Richtlinie für Windenergieanlagen: Einwirkung und Standsicherheit für Turm und Gründung EISFALLGUTACHTEN WIEDERKEHRENDE PRÜFUNGEN Folie 2

3 Übersicht I LIDAR Funktionsprinzip II Die neue FGW TR6, Rev. 9 III IV V VI Vergleich unterschiedlicher Messsysteme LIDAR zur Windprofilbestimmung LIDAR als Stand-Alone System Zusammenfassung Folie 3

4 I. LIDAR Funktionsprinzip Höhe ü. Grund [m] LIDAR Folie 4

5 II. Die neue FGW TR 6, Rev. 9 Validierungswindpark, Mastmessung, LIDAR Geplanter Windpark < ca. 2 km in komplexen Gebiet, < ca. 10 km bei nicht komplex Min. 2/3 der gepl. Nabenhöhe Technische Spezifikationen Betriebsmodi Vergleichbarkeit Zweite WEA evtl. nötig > 1 Jahr an monatliche Daten Langzeitbezug mit zwei Indices > 50 m = komplex Folie 5

6 II. Die neue FGW TR6, Rev. 9: LIDAR Verifikationstest Geschwindigkeitsabhängige (4-16 m/s ) Bin-Analyse nach IEC ed. 2 (Draft) Höhe ü. Grund [m] Luftdichte Min. 180 h an Daten Niederschlag Blattspitzenunterkante Turbulenz Temperatur Winddrehungen Windscherung Schräganströmung Windrichtung Genauigkeitsklassen Unsicherheit Folie 6

7 III. Vergleich unterschiedlicher Messsysteme Höhe Höhe ü. Grund [m] m/s m/s 4.9 m/s 50 Windmessung LIDAR Abteilung: Wind Cert Windgeschwindigkeit Services Folie

8 III. Vergleich unterschiedlicher Messsysteme Dienstleistung LIDAR, alleinstehend LIDAR + Messmast (100 m) Messmast (140m) + >3 Monate (12 Monate) >3 Monate + 12 Monate 12 Monate Waldmodellierung Windgutachten ++(+) Extremwindgutachten ++(+) Turbulenzgutachten Leistungskennlinienverm Erklärungen: +++ sehr gute Belastbarkeit (Gutachten) ++ gute bis ausreichende Belastbarkeit (Prognose/Abschätzung) + Abschätzung Folie 8

9 Höhe über Grund [m] III. Vergleich unterschiedlicher Messsysteme Höhe [150m]: 10.2% Höhe [110m]: 11.7% Höhe [80m]: 13.1% Höhe [150m]: 11.0% Höhe [110m]: 13.1% Höhe [80m]: 16.0% Umgebungsturbulenz [-] Folie 9

10 Messhöhe [m] IV. LIDAR zur Windprofilvalidierung Windgeschwindigkeit [m/s] Folie 10

11 Höhe über Grund [m] IV. LIDAR zur Windprofilvalidierung Windprofile für verschiedene Jahreszeiten I Frühjahr Sommer Herbst Winter Windgeschwindigkeit [m/s] Folie 11

12 IV. LIDAR zur Windprofilvalidierung LIDAR-Messungen: Windprofil: Schichtung: Ergebnis: Werden in der Regel nur wenige Monate am Standort betrieben, da der Standorteinsatz mit einem erheblichen Kostenaufwand verbunden ist. Man erhält ein Windprofil, das die Schichtung der Atmosphäre für diesen Messzeitraum (z.b. 3 Monate) abbildet. Ein Ganzjahreswindprofil wird in der Regel nicht gemessen! Eine belastbare Aussage über das Windprofil kann nur dann ausgegeben werden, wenn die Schichtung der 3-monatigen Kurzzeitmessung einer 12- Monatsschichtung in etwa entspricht. Schichtungsanalyse über 3-Monatszeitraum: Stabiler und neutraler Anteil beträgt weniger als +/- 5% Windprofil des 12-Monatszeitraums wird relativ gut wiedergegeben Folie 12

13 IV. LIDAR zur Windprofilvalidierung Thermische Schichtung: Variationszeiträume 12 Monate vs. 3 Monate Sep 12 - Aug 13 Layer Class Freq. (%) sehr stabil stabil neutral - stabil neutral -labil labil sehr labil Mrz - Mai 13 Vgl. Jahresprofil Freq. (%) Freq. (%) Auswertung Mrz 13 - Mai 13 stabil + neutral labil Häufigkeitsverteilung d. Klassen: Windprofil: Mrz - Mai 13 Sep 12 - Aug Sep 12 - Aug 13 Mrz 13 - Mai 13 Folie 13

14 IV. LIDAR zur Windprofilvalidierung Thermische Schichtung: Variationszeiträume 12 Monate vs. 3 Monate Auswertung Dez 12 - Feb 13 stabil + neutral labil Häufigkeitsverteilung d. Klassen: Windprofil: Dez 12 - Feb 13 Sep 12 - Aug Sep 12 - Aug 13 Dez 12 - Feb 13 Folie 14

15 IV. LIDAR zur Windprofilvalidierung Thermische Schichtung: Variationszeiträume 12 Monate vs. 3 Monate Auswertung Jun 13 - Aug 13 stabil + neutral labil Häufigkeitsverteilung d. Klassen: Windprofil: Jun 13 - Aug 13 Sep 12 - Aug Sep 12 - Aug 13 Jun 13 - Aug 13 Folie 15

16 IV. LIDAR zur Windprofilvalidierung Thermische Schichtung: Variationszeiträume 12 Monate vs. 3 Monate Auswertung Jan 13 - Mrz 13 stabil + neutral labil Häufigkeitsverteilung d. Klassen: Windprofil: Jan 13 - Mrz 13 Sep 12 - Aug Sep 12 - Aug 13 Jan 13 - Mrz 13 Folie 16

17 Höhe (Nabenhöhe) über Grund [m] II. LIDAR zur Windprofilvalidierung Grobe Abschätzung der NH-Reduktion bei Waldstandorten Voraussetzung für die Anwendung: - Durchdringungstiefe des Waldes >3 km - Rotordurchmesser 95 m m - Waldhöhe variabel von 15 m - 35 m - Geschlossener dichter Nadelwald Höhen-Reduktion (NH-Reduktion) [m] Folie 17

18 V. LIDAR als Stand-Alone System Anforderungen: Verfügbarkeit: Messdauer: Korrekturen: Plausibilitätsprüfung: > 90% auf 2/3 der geplanten Nabenhöhe 12 Monate Geländekorrektur notwendig alle 2 Jahre Verifikationstest der Windgeschwindigkeit an einem Messmast, inkl. Nachweis. Folie 18

19 V. LIDAR als Stand-Alone System: Modellarische Geländekorrektur 6 m/s 5 m/s 4 m/s Folie 19

20 V. LIDAR als Stand-Alone System: Modellarische Geländekorrektur Messhöhe LIDAR 6 m/s 5 m/s 4 m/s 3 m/s Folie 20

21 V. LIDAR als Stand-Alone System: Modellarische Geländekorrektur Geländekorrektur für Auswertung von "remote sensing" Systemen wie z. B. LIDAR x Typ: bergig "flach" "bergig" "gebirgig" "komplex" Folie 21

22 VI. Zusammenfassung Die FGW TR 6, Rev. 9 präsentiert einen Maßstab nun für alle Gutachter! T V S D Folie 22

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dipl.-Ing. (FH) Peter H. Meier Abteilungsleiter Wind Cert Services TÜV SÜD Industrie Service GmbH Wind Cert Services Ludwig-Eckert-Straße Regensburg Tel.: +49 (0) peter-h.meier@tuev-sued.de windenergie@tuev-sued.de Folie 23

24 Ertragssteigerung mit steigender Nabenhöhe 70% 60% 140 m 50% 31% 40% 30% 20% 15% 23% 11% 27% 13% 24% 11% 100m 80 m 110 m 100m 110 m 10% 18% 13% 15% 14% 0% Standort 1 Standort 2 Standort 3 Standort 4 Folie 24