Erkenntnisse aus 6 Jahren Windmessungen auf FINO 1

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Edwina Dresdner
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1 Thomas Neumann, DEWI Andreas Beeken, DEWI SITE ASSESSMENT. WIND TURBINE ASSESSMENT. GRID INTEGRATION. DUE DILIGENCE. KNOWLEDGE. CONSULTANCY Erkenntnisse aus 6 Jahren Windmessungen auf FINO 1

2 Windmessung bis 100m ü. LAT kompletter Satz an Meteodaten Strukturdynamische Daten 130 m Hydrographische Daten FINO: Research Platforms in North and Baltic Sea Project: Germanischer Lloyd Windenergie GmbH Financed by: Federal Ministry of Environment (BMU)

3 NachbarschaF alpha ventus Page 2 Freie Anströmung

4 Seite 3 Windfahnen Ultraschall- Anemometer Cup- Anemometer FINO 1 Research PlaNorm in the North Sea

5 Oktober 2003 Page 4 Starke Verschmutzung durch Seemöwen

6 Photo: Jan Oelker Page 5 Wartungsarbeiten

7 Starker Bewuchs unter Wasser Page 6

8 Page 7 Offshore Platform FINO 1 Datenerzeugung und Verfügbarkeit

9 Datenübertragung zu DEWI/BSH Logger Offshore Logger WeUerstaVon PC PlaNorm- netz RichNunkstrecke (Borkum) Internet MGC 1 MGC 2 MGC 3 SERVER FINO Datenbank BSH DEWI- Server WHV

10 Verfügbarkeit der Daten (Januar 2004 August 2008) 100% Liste der Sensoren Page 9 90% 80% Cup- Anemometer: 100m, 90m, 80m, 70m, 60m, 50m, 40m, 33m 70% Wind Fahne: 90m, 70m, 50m, 33m Percentage 60% 50% 40% Cup-Anemometer Wind vane Temperature Humidity Rain Radiation Baro. Pressure Temperaturen: 100m, 70m, 50m, 40m, 33m Feuchte: 90m, 50m,33m 30% Regen: 90m, 20m 20% 10% 0% Strahlung: 95m, 33m Baro. Druck: 90m, 20m

11 FINO1 - Datennutzung Page 10 Die Daten sind über Internet verfügbar (BSH Datenbank) (mehr als 100 In- und Ausländische Nutzer) wissenschafliche InsVtute und Universitäten Windparkplaner und Windgutachter Windenergieanlagen- Hersteller Kommerzielle Nutzer aus der Offshore- Technik WeUerdienste Behörden (Genehmigung, Umweltschutz,..)

12 Kyrill hup://fino.dewi.ag/fino_1day.png Page 11

13 Page 12 Offshore Plattform FINO 1 Ergebnisse aus langjährigen Zeitreihen

14 Langjährige miulere Windgeschwindigkeit (Jan Aug 2009) m Messhöhe 100 m - monthly mean windspeed at Fino1 for the period from 01. Jan 2004 to 31. Aug m - monthly mean windspeed 100 m - moving average wind speed [m/s] ,1 m/s Sep 09 Jun 09 Mrz 09 Dez 08 Sep 08 Jun 08 Mrz 08 Dez 07 Sep 07 Jun 07 Mrz 07 Dez 06 Sep 06 Jun 06 Mrz 06 Dez 05 Sep 05 Jun 05 Mrz 05 Dez 04 Sep 04 Jul 04 Apr 04 Jan 04 Okt 03

15 Weibull- Verteilung (Jan Aug 2009) Page 14 Weibull seasonal weibull distributin v(100m)_mean 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 A: k: V_mean: 11,23 2,17 10,1 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 Windschwache Sommermonate Dez, Jan, Feb Jun, Jul, Aug Windstarke Wintermonate 0,05 0,05 0,04 0,04 0,03 0,03 0,02 0,01 0 v(100m)_mean wind speed [m/s] 0,02 0, wind speed [m/s]

16 Windrichtungs- Verteilung (Jan Aug 2009) Richtungsverteilung der Windgeschwindigkeit 100 m - wind speed as a function of 90 m - wind direction at Fino1 for the period from 01. Jan 2004 to 31. Aug m - wind direction distribution at Fino1 for the period Richtungsverteilung from 01. Jan 2004 to der 31. Aug Häufigkeit N N MiSelwert ,1 m/s W 4.0 E W 0 E S S 165

17 Extrapolierter 50- Jahres Wind modif. Gubel Independent Storms (M. Türk, V.Riedel) Höhe (m) Jahreswert (m/s) min avg 1-s Bö 10-min avg (IS) 3-s Bö (IS)

18 Tägliche MiUelwerte der LuF und Wassertemperaturen Page 17 temperature [ C] daily mean temperature at Fino1 for the periode from 01. Jan 2004 to 31. Aug 2009 temp(50m) temp(water) Wasser- und LuFtemperatur gleichen sich im monatlichen Rhythmus an, kurzzeivge Differenzen wesentlich für die Schichtung der LuFmasse -3 Sep. 09 Mai. 09 Jan. 09 Sep. 08 Mai. 08 Jan. 08 Sep. 07 Mai. 07 Jan. 07 Sep. 06 Mai. 06 Jan. 06 Sep. 05 Mai. 05 Jan. 05 Sep. 04 Jun. 04 Feb. 04 Okt. 03

19 Tägliche MiUelwerte der LuF und Wassertemperaturen Page 18 f [%] temperature distribution at Fino1 for the period from 01. Jan 2004 to 31. Aug % 4.5% temp(wsfc)_mean 4.0% temp(50)_mean 3.5% 3.0% 2.5% 2.0% 1.5% 1.0% 0.5% 0.0% temperature [ C] Wasser- und LuFtemperatur gleichen sich im monatlichen Rhythmus an, kurzzeivge Differenzen wesentlich für die Schichtung der LuFmasse

20 VerVkales Profil und Masteffekt Page Twater-T(30m)>1, direction excluded all directions Height [m] Height [m] Wind speed [m/s] 20 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1 1,01 1,02 normalised wind speed 8%

21 LIDAR

22 RaVo cup wind speed / lidar wind speed at 70 m, 80 m and 90 m height Page cup wind speed / lidar wind speed m(Fino1/Lidar) 80m(Fino1/Lidar) 70m(Fino1/Lidar) Main Mast shadow vane wind direction [ ]

23 Page 22 Offshore Platform FINO 1 Extrem-Ereignisse..

24 November m/s 2006 (Wind- und Wellenextrem) Page Wind Speed (100m) v(100)_mean m/s v(100)_max m/s : : : : : : : : :00

25 Page 24 Anhaltende Windgeschwindigkeit mit Richtung (Nordnordwest) verursacht extrem hohe Pegel und Wellenhöhen 20 32, Hs arithm. mean 1.7 Water Level 32,0 31, Wave Height [m] 31,0 30,5 30,0 29,5 Water Level [m] 29,0 28,5

26 Klaus Nolopp, DEWI Page 25 Wellenschaden

27 25. Aug :10-13:35 Three waterspouts nearby the FINO1 plattform Christiana Lefebvre, DWD

28 Page 27 Offshore Plattform FINO 1 Ergebnisse einiger Forschungsarbeiten

29 Einige Doktorarbeiten mit FINO1 - Daten ErmiSlung designrelevanter Belastungsparameter für Offshore- Windkra]anlagen M. Türk, Year: 2008, Uni: Universität zu Köln à Basisanalyse der meteorologischen Daten von FINO1 (Zusammenhang OWID) Modelling of the near- surface wind speed: Boundary Layer and Climate aspects K. Suselj, Year: 2009,Uni: Carl Von Ossietzky Universität Oldenburg à Verbesserung der Turbulenzparametersierung im WRF Modell A study of the marine boundary layer by LES- modelling and experimental observaaons with a focus on offshore wind energy applicaaons B. Cañadillas, Year: Dez. 2009, Uni: LUH Hannover à Large Eddy SimulaIon ( Grosse Wirbel ) der Offshore Atmosphäre und Vergleich mit FINO1 - Daten

30 OWID: Höhenexponent α (PHD MaShias Türk) Als Funktion der Windgeschwindigkeit instabil neutral stabil sehr stabil Als Funktion der thermalen Schichtung

31 OWID: Park- Ergebnisse, E112, Repr. 15 m/s Page 30 Frandsen, Large- Farm CorrecVon m=10, appr. CT, 13% - 14% CFD, 9% - 11%

32 Vergleich LES- SimulaVon zu FINO1 (PHD Beatriz Canadillas) Page 31 Eine(!) ausgewählte Stunde neutral geschichtet Wahrscheinlichkeit (PDF) für horiz. Windgeschwindigkeits- FluktuaVonen: LES Simulaaon und FINO1 Messung AutokorrelaVons FunkVon für horiz. Windgeschwindigkeits- FluktuaVonen : LES simulaaon and FINO1 data

33 Page 32 Offshore Plattform FINO 1 Ausblick..

34 Langzeit miulere Windgeschwindigkeiten (10 Jahre) Page % FINO 91.5m 115% Emden 110% 105% FINO1 seit 2004 Helgoland Wilhelmshav en Relative wind speed 100% 95% 90% 85% 80% Nieuw Beerta Terschelling Reanalysis Data 10 m pred. Reanalysis Data v@925 hpa Reanalyis Data v@1000 hpa Reanalysis Data Surface

35 Geplante Offshore- Windparks in der Nordsee Seite 34 Quelle: BSH - Stand:

36 Ausblick Page 35 Zukün]ige Nutzung der FINO1 - Plaiorm Vervollständigung der langjährigen Zeitreihen Lieferung von Online Daten für die BetriebsopVmierung Referenz für Alpha Ventus Untersuchung großräumiger Windparkeffekte Basis für weitere Spezialmessungen (z.b. Korrosion) LogisVsche Unterstützung

37 Blick von FINO1 in stürmischen Zeiten Page 36 Vielen Dank für Ihre Aufmerk- samkeit

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