Weiterentwicklung der Bewertungsmethodik zur Beurteilung der Störwirkung von Windturbinen auf die CNS Anlagen von skyguide Dr. Matthias Fries, Technical Expert Wind Turbines CNS Expert Team
Meine Aufgabenbereiche Wind Turbines (WT) CNS Systems, PANS-OPS Wind Turbine Assessment Understand and negociatie technical requirements with regards to CNS Follow technical evolution Understand and follow evolution Propose wind turbine friendly technology Methodology, Tools Networking Continously improve evaluation tools Assess Compatibility of Wind Turbines with Air Traffic Control Exchange know how and experience with experts 2
Agenda Einführung Vorstellung der Bewertungsmethodik Fazit 3
Aufgaben der Flugsicherung Überwachen des Flugverkehrs Lenken des Flugverkers Eine flüssige Abwicklung des Flugverkers gewährleisten Verhinderung von Zusammenstössen von zwischen Luftfahrzeugen in der Luft und auf Flugplätzen durch Separierung Bereitstellen von Informationen zur sicheren und effizienten Flugführung. 4
CNS Systeme (Communication, Navigation, Surveillance) Navigation Bereitstellen von Funkortungsund Leitsignalen. Surveillance Funkortung von Flugobjekten Communication Sprach- und Datenkommunikation Instrumentenlandesystem ILS Radar Drehfunkfeuer VOR 5
Wieso können Windturbinen CNS Systeme stören? La Tour Eiffel 300m Wind Turbine 230m Zürich Prime Tower 120m Power Tower ca. 80m 6
Reflexionen Reflexionen können das Funksignal verfälschen 7
Mögliche Störungen der CNS-Systeme Kursabweichung Navigation Bereitstellen von Funkortungsund Leitsignalen. Surveillance Instrumentenlandesystem ILS Funkortung von Flugobjekten Radar Falschziel Reflexion Drehfunkfeuer VOR 8
Bewertungsmethodik 9
Analyse der Störwirkung von Windturbinen 1. Schritt: Schutzzone Liegt der Windpark ausserhalbder Schutzzone wird die Störwirkung als tolerierbar eingestuft. Liegt der Windpark innerhalb der Schutzzone kann eine erhebliche Störung nicht ausgeschlossenwerden. Schutzzone CNS System 10
Beispiel Schutzzonen VOR Radar ILS COM 11
Anfrage ausserhalb Schutzzone Positive Stellungnahme 12
Analyse der Störwirkung von Windturbinen 2. Schritt: Sichtverbindungsanalyse Liegt der Windpark außerhalb des Signalsichtbarkeitsbereiches besteht keine Störwirkung. Liegt der Windpark innerhalb des Signalsichtbarkeitsbereiches kann eine erhebliche Störwirkung nicht ausgeschlossen werden Signalsichtbarkeitsbereich CNS System 13
Beispiel Signalsichtbarkeitsanalyse 14
Anfrage ausserhalb Schutzzone innerhalb Nein Signalsichtbarkeit (Line of Sight) Positive Stellungnahme 15
Analyse der Störwirkung von Windturbinen 3. Schritt: Elektromagnetische Simulation CNS System 16
Elektromagnetische Simulation für Instrumentenlandesysteme ILS ATOLL/LAGON (ENAC) Simuliert die Störwirkung von Objekten auf das ILS-Signal Benutzt eine vereinfachte Berechnungsmethode (Physical Optics) Schnell Der Effekt des Geländes sowie Details des Störobjektes können nicht simuliert werden. 17
Elektromagnetische Simulation für Drehfunkfeuer VOR Ohio University Navigation Aid Performance Prediction Model OUNPPM Simuliert die Störwirkung von Objekten auf das VOR-Signal Benutzt eine vereinfachte Berechnungsmethode (Physical Optics) Schnell Der Effekt des Geländes sowie Details des Störobjektes können nicht simuliert werden. 18
In Zukunft: Elektromagnetische Vollwellensimulation Altair/FEKO Erlaubt detaillierte Simulation des Geländes und der Störobjekte Bietet sowohl vereinfachte wie auch detaillierte Berechnungsmethoden Die Vorbereitung einer Berechnung ist aufwändig und der Rechenaufwand gross 19
Anfrage ausserhalb Schutzzone innerhalb Nein Signalsichtbarkeit (Line of Sight) Ja Fehler tolerierbar Elektromagnetische Simulation Positive Stellungnahme 20
Detailanalyse NAVIGATION SURVEILLANCE Andere CNS System VOR ILS RADAR COM,NDB,ML AT, GBAS Sichtverbindungsanalyse Elektromagnetische Simulation (vereinfacht) Elektromagnetische Simulation (detailliert) OUNPPM Ohio Tool ATOLL, LAGON GEOSTARS FEKO 21
Analyse der Störwirkung von Windturbinen 4. Schritt: Mitigationsmassnahmen Generelle Massnahmen Verschiebung des Windturbinenstandortes Höhenreduktion des Windturbinenstandortes Reguläre Ausserbetriebnahme eines CNS Systems (z. Bsp. VOR Hochwald) Konventionelles Drehfunkfeuer VOR Technische Umrüstung zu robusterem System (Doppler VOR) Radar Ausblenden von Windturbinenechos (Track Initiation Inhibition Zone TIIZ) Fortgeschrittene Filtertechnologien (verfügbar nach Inbetriebnahme der neuen Primärradars Zürich und Genf) 22
Anfrage ausserhalb Schutzzone innerhalb Nein Signalsichtbarkeit (Line of Sight) Ja Fehler tolerierbar Elektromagnetische Simulation Fehler nicht tolerierbar Mitigation möglich Nicht möglich Positive Stellungnahme Bedingte Stellungnahme Negative Stellungnahme 23
Fazit CNS Beurteilungsmethodik wurde durch elektromagnetische Simulationstools erweitert. Dadurch konnten für verschiedene Projekte positive Stellungnahmen ausgesprochen werden. Der Gebrauch dieser Tools wird ständig weiterentwickelt. 24
CNS Wind Turbine Assessment Workflow Wind Turbine Application Coarse Assessment Coarse Assessment Does a wind turbine fall into a critical area? Is the wind turbine in the exposure to the CNS signal? (Line-of-Sight analysis) Specialist Engineering Analysis Yes Yes Low risk of degradation No Specialist Engineering Analysis Acceptable degradation No Estimation of impact on concerned system Examine potential mitigation measures Verify tolerability of signal distortion with air traffic controllers and safety experts Guidelines for Assessment ICAO Annex 10 ICAO EUR DOC 015 European Guidance Material on Managing Building Restricted Areas EUROCONTROL How to Assess the Potential Impact of Wind Turbines on Surveillance Sensors Approval Rejection 26
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