Arbeitsfelder / Windenergienutzung

Abb.: Räumliche Verteilung der mittleren jährlichen Windgeschwindigkeit in einer Höhe von 65 m über Grund

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Windfeld- und Ertragsgutachten zur Planung von Windenergieanlagen

 

Windfelduntersuchung mit dem dreidimensionalen mesoskaligen Modell RKM

 

Die Planung einer Windenergieanlage benötigt aussagekräftige Windinformationen an einem Standort. Diese lassen sich genau nur über Windmessungen bestimmen oder realitätsnah über Windfeldsimulationen ermitteln. Eine Kombination beider Verfahren bietet die größtmögliche Sicherheit für eine räumlich hochauflösende und langfristige Windfeldanalyse und bildet damit die Grundlage für eine genaue Ertragsprognose für eine Windenergieanlage.

 

Die Windinformation am Standort einer Windenergieanlage wird mit Hilfe einer Weiterentwicklung des dreidimensionalen Strömungsmodells RKM (Regionales Klimamodell; Frenzen, G., D. Heimann und M. Wamser (1987)) realitätsnah berechnet. Das Strömungsmodell RKM ist vergleichbar mit einem von den Wetterdiensten routinemäßig eingesetzten Wettervorhersagemodell. Die mathematisch physikalischen Grundlagen des Modells erlauben es, die dominierenden Einflussfaktoren auf das Windfeld wie Geländegestaltung und Landnutzung für verschiedene meteorologische Bedingungen (Wetterlagen) realistisch zu berücksichtigen. Eingang findet hierbei die Statistik des Windes in etwa 2 bis 3 km Höhe. Dieser Höhenwind ist von der Unterlage her nicht mehr beeinflusst und daher für ein größeres Gebiet repräsentativ.

 

In die Modellrechnung können zusätzlich Windfeldmessungen vor Ort integriert werden. Dadurch wird eine optimale Verifizierung der Modellergebnisse und eine genaue Übertragung der Punktdaten in den Untersuchungsraum erreicht. Die Modellrechnung lifert Informationen

  • zur Windverteilung in den Windrichtungssektoren und nach Windgeschwindigkeitsklassen und

  • zur Ausprägung der standortbezogenen Turbulenz (Umgebungsturbulenzintensität...).

Andere Verfahren zur Bereitstellung von Windinformationen weisen gegenüber dem hier benutzten Modellansatz deutliche Schwäche auf. So ist die räumliche Übertragung von gemessenen Windverteilungen von selbst sehr nahe gelegenen Standorten in landschaftlich strukturiertem Gelände mit sehr großen Unsicherheiten verbunden. Die Extrapolation von bodennahen Windverhältnissen auf die Nabenhöhe stellt eine weitere Fehlerquelle dar, denn gerade in reliefiertem Gelände folgt die Höhenabhängigkeit des Windesnicht mehr einfachen Höhenabhängigkeiten wie etwa dem logarithmischen Gesetzt.

 

Ertragsgutachten auf der Grundlage der numerischen Windfeldsimulation

 

Der zu erwartende Jahresenergieertrag der geplanten Windenergieanlagen wird anhand der berechneten standortspezifischen Windstatistiken für die Nabenhöhe ermittelt. Die Energieproduktion ergibt sich aus der Verbindung der Windgeschwindigkeitsverteilung aus der numerischen Windfeldsimulation mit der vom Hersteller zur Verfügung gestellten Leistungskennlinie der Windenergieanlage. Die Abschattungseffekte der einzelnen Standorte untereinander werden hierbei berücksichtigt. Für die Berechnung des Parkwirkungsgrades und des  Energieertrags wird das Programmpaket WindPRO Version 2.x von EMD eingesetzt.

 

Dieses Verfahren erlaubt eine realitätsnahe Ermittlung des Windenergiepotenzials an einem Standort im In- und Ausland in den unterschiedlichsten Landschaftsräumen. Es ermöglicht die Bestimmung der ertragsreichen Standorte und die optimale Auslegung einer Windparkkonfiguration hinsichtlich der Anordnung der Standorte und der Nabenhöhen.

 

Eine aktuelle Referenzliste sowie weitere Informationen zum Themenbereich Windenergie können sie hier als pdf.-Dokument  downloaden.

 

 

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