Windressourcen, Standortbewertung,Ökologie - Einfuhrung in die Windenergietechnik - page 82

Die Berechnung der Rauigkeit eines Geländes mit Häusern ist im Europäischen Windatlas,
siehe Troen (1990), nach Gl. 3.6 angegeben:

z 0 = 2

· h 2 · b · n
A

+ z 0T (3.6)

h = Höhe der Häuser [m]
b = Breite der Häuser quer zumWind [m]
n = Anzahl der Häuser [-]
A = horizontale Fläche, die betrachtet wird [m 2 ]
z 0T = Rauigkeitslänge zwischen den Häusern [m],

wobei landwirtschaftlich genutzte Flächen den Wert z 0T = 0,03m erhalten. Die Rauigkeit z 0T

zwischen den Häusern, die die Rauigkeit des Bodens beschreibt, wird auch Hintergrundrau-
igkeit genannt. In manchen Anwenderprogrammen, siehe auch Abschnitt 3.6, muss eine Hin-
tergrundrauigkeit angegeben werden.
Für eine sehr grobe Schätzung der Rauigkeitslänge z 0 kann man annehmen, dass die realen
Höhen der Hindernisse 30-mal so groß sind wie z 0 . Veranschaulichen kann man sich das im
Bild der Rauigkeitsklasse 1 mit Kornfeldern, die eine Höhe von 1m haben, während die Rau-
igkeitslänge 0, 03m beträgt. Wichtig bei dieser sehr groben Schätzung ist jedoch zu verstehen,
dass der Boden mit seinen Hindernishöhen das Profil bestimmt, die Rauigkeitslänge aber ein
mathematisches Maß in der logarithmischen Gleichung für das Profil ist. Beide hängen ur-
sächlich miteinander zusammen, befinden sich aber wegen ihrer verschiedenen Bedeutung
auf verschiedenen Skalen.
Viele Windgutachter bevorzugen die Angabe der Rauigkeit nicht als Rauigkeitslänge z 0 son-
dern als Klasse Kl. Für die Umrechnung z 0 = z 0 (Kl) gilt für Klassen größer gleich 1 nach Troen
(1990):

≥ ¥

z 0
1m

ln = 1, 333 · Kl ° 4, 9 für Kl ∏ 1 (3.7)

3.2.4 Höhenlinien und Hindernisse

Nachfolgend wird der Einfluss von Höhenlinien und von Hindernissen mit Korrekturfaktoren,
die sich durch eine Erhöhung bzw. durch eine Abschwächung ergeben, beschrieben.

Höhenlinien
Ein Höhenunterschied entlang der Windströmung, z. B. ein sanfter Hügel, siehe Abb. 3.4, ver-
ändert das Profil. Er wirkt wie die untere Hälfte einer Düse und stellt eine Querschnittsveren-
gung dar, die nach der Kontinuitätsgleichung v · A = konst. mit v als Geschwindigkeit und A aus
durchströmte Querschnittsfläche zu einer Geschwindigkeitserhöhung führt. Die Geschwin-
digkeitserhöhung wird mit einem Korrekturfaktor Cor bzw. S (Speed up) beschrieben.
Das Profil vor demHügel wird als logarithmisches Profil v 0 ( h ) nach Gl. 3.8 beschrieben, wobei
der Index 0 auf das vom Hügel ungestörte Profil vor dem Hügel hinweist. Der Hügel hat die
Höhe H und bei halber Höhe die Breite 2 · L , d. h. die Halbwertsbreite auf halber Höhe beträgt
L . Für das Profil auf der Hügelkuppe v ( h ) wird die Höhenkoordinate h ab der Kuppe gezählt.