Environmental Engineering Reference
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Ausgehend von den Daten einer meteorologischen Messstation (Referenzstation), siehe
Abb.
3.6,
die über mindestens 10 Jahre Winddaten gemessen hat und deren Daten für 12 Rich-
tungssektoren als Häufigkeitsverteilungen (siehe Abschnitt
3.2.8)
bekannt sind, berechnet
man unter Berücksichtigung der lokalen Hindernisse (unteres Bild), der Rauigkeiten (mittleres
Bild) und Höhenlinien (oberes Bild) den von Bodeneinflüssen bereinigten Wind, siehe Ab-
schnitt
3.2.2.
Diese Daten werden in Deutschland und weiten Teilen von Europa von verschie-
denen Datenanbietern (z. B. Risø [European Windatlas, 2011] und Deutscher Wetterdienst
[DWD]) in einem Netz kleiner 100 km Abstand angeboten. Vereinfachend setzt der Autor den
von den Bodeneinflüssen befreiten Wind gleich dem Geostrophischen Wind, der ein meteo-
rologischer Begriff ist, in großer Höhe herrscht (500m bis 1 000m) und nur angetrieben wird
durch horizontale Druckunterschiede und die Corioliskraft. Dieser Wind ist überregional. Mit
diesemWind berechnet man für den Standort der Windenergieanlage unter Berücksichtigung
lokaler Höhenlinien, der lokalen Rauigkeitslängen bis zu einem Radius von 20 km und der
lokalen Hindernisse das Windprofil und damit die Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe der
Windenergieanlage.
Mit Gl.
3.3
wird deutlich, dass für die Festlegung des Profils am Standort erstens die Bestim-
mung der lokalen Bodenrauigkeit
z
0
benötigt wird und zweitens eine Referenzwindgeschwin-
digkeit
v
Ref
in
h
Ref
. Bei diesemvorgestellten Verfahrenwird die Bodenrauigkeit amund umden
Standort festgelegt und aus der Übertragung der Referenzstation die Referenzgeschwindigkeit
gewonnen.
Für die meteorologische Messstation sind die Himmelsrichtungen in 12 Sektoren eingeteilt,
Breite 30
±
, beginnend im Norden mit Sektor Null. Für jeden Sektor liegt die mittlere Windge-
schwindigkeit
v
Mittel
in m/s, die beiden Parameter der Weibull-Häufigkeitsverteilung
A
in m/s
und
k
(ohne Einheit) sowie die Häufigkeit des Windes aus dieser Richtung in % vor. Nach der
Berechnung liegen diese Daten umgerechnet für den Standort vor.
Durch sektorenweise Verrechnung dieser Daten mit der Leistungskennlinie, siehe Abschnitt
3.2.9,
wird die Jahresenergie der Windenergieanlage berechnet.
Die Programme WindPRO, siehe WindPRO-Handbuch 2.7 (2010), und Windfarmer (2011) ar-
beiten unter anderemmit WAsP und erstellen mit der oben dargestellten Methode Energiebe-
rechnungen für einzelne Windenergieanlagen und für einen ganzen Windpark.
Es ist zu berücksichtigen, dass diemittlereWindgeschwindigkeit nicht in allen Jahren gleich ist.
Diese Schwankungen werden mit dem Windindex beschrieben. Der Windindex ist ein Ener-
gieindex, der ein vergangenes Jahr in Relation setzt zu dem berechneten langjährigen Mittel-
wert der Energie. DerWindindex vonDeutschland ist zumBeispiel direkt beimBundesverband
Windenergie (2011) einzusehen. Für genauere Abschätzungen ist ein lokaler Windindex geeig-
net. Grundsätzlich wird bei Energieberechnungen aus diesem und aus anderen Gründen ein
Sicherheitsabschlag abgezogen, der als erste Schätzung 10% beträgt.
Anmerkung:
Die Abbildungen aus dem Europäischen Windatlas, Troen (1990), wurden für den
Nachdruck freigegeben von Risø DTU National Laboratory for Sustainable Energy at the Tech-
nical University of Denmark.
