QuWind100

© Stegert/Leiding

Quantitative Windklimatologie für Windenergieapplikationen in Höhen über 100 m

Teilprojekt TUD: Modellierung des Einflusses verschiedener Oberflächentypen sowie der Tages- und Jahreszeit auf das Windfeld

Projektlaufzeit: Januar 2016- Februar 2019

Projektbeschreibung

Die mittlere Nabenhöhe moderner Windenergieanlagen ist auf über 100 m angewachsen, um den Windenergieertrag an einem Standort zu optimieren. Mit hohen Anlagen können auch Gebiete mit einer erhöhten Unterlagenrauigkeit für die Windenergienutzung erschlossen werden, z.B. Wälder oder stadtnahe Flächen. Vorliegende Windatlanten und einfache Extrapolationsverfahren, wie das logarithmische Windprofil, sind für diese Nabenhöhen und für komplexe Umgebungsbedingungen von Anlagenstandorten nicht mehr anwendbar. Hier müssen tages- und jahreszeitenperiodische Einflüsse auf das Windfeld berücksichtigt werden, z.B. sogenannte Low Level Jets. Momentan fehlen Windklimatologien für Höhen über 100 m für verschiedene Oberflächentypen, die allen potenziellen Anwendern in qualitätsgesicherter Form zur Verfügung gestellt werden können. Das Hauptziel der Forschungsarbeiten besteht deshalb in der Ableitung einer klimatologischen Winddatenbank für Höhen zwischen 100 m und 200 m. Die mit einer innovativen Modellkette neu erstellte und evaluierte Windklimatologie für Nabenhöhen > 100 m führt zu einer flächendeckenden Verbesserung der Genauigkeit der Ertragsschätzung von Windenergie in Deutschland. Gleichzeitig verbessern die Berücksichtigung von Low Level Jets und die flächendeckende Bereitstellung von vieljährigen Windzeitreihen die statistische Abschätzung des Gefährdungspotentials lokaler Extremwinde und starker Turbulenz auf Windenergieanlagen. Ein dringender Bedarf an den Windkarten besteht bei den Bundesländern zudem hinsichtlich ihrer Raumplanung beim Ausbau der Windenergie.
 
Arbeitsgruppe an der Professur für Meteorologie, TU Dresden (Verbundkoordinator QuWind100):
Dr. Manuela Starke (wissenschaftliche Mitarbeiterin), Dipl.-Hydrol. Philipp Stahn, Dr. Astrid Ziemann (wissenschaftliche Projektbegleitung), Prof. Dr. Christian Bernhofer (Projektleiter)

Kooperation mit dem Deutschen Wetterdienst (Offenbach), Teilprojekt „Mesoskaliger Antrieb aus Klimaprojektionen und Evaluierung“: Dipl.-Met. Tina Leiding, Dr. Andreas Walter, Dipl.-Met. Johann-Dirk Hessel

Kooperation mit dem Anwendungspartner EVO AG (Offenbach): Dr. Miriam Bremermann

Publikationen

Ziemann, A., Starke, M., and Leiding, T., 2019: Sensitivity of nocturnal low-level jets to land-use parameters and meteorological quantities, Adv. Sci. Res., 16, 85–93, DOI: 10.5194/asr-16-85-2019.

M.Barth, A. Ziemann, C. Bernhofer, J.D. Hessel, A. Walter, J. Namyslo: Modellkonzept zur Erstellung einer quantitativen Windklimatologie für Windenergieapplikationen
in Höhen über 100 m. (Poster DACH-Tagung, Berlin, 2016  

Astrid Ziemann, Manuela Starke, Tina Leiding: Low-level jets and their possible impact on wind climatology at hub heights of wind turbines (Poster EMS Conference, Budapest/Hungary, 2018  

Abschlussbericht:Starke, Manuela, Leiding, Tina, Stahn, Philipp, Gassdorf, Thomas, Haller, Michael, Walter, Andreas, Bernhofer, Christian, Ziemann, Astrid, 2019: Quantitative Windklimatologie für Windenergieapplikationen in Höhen über 100 m (QuWind100) : Abschlussbericht zum Verbundvorhaben : Projektlaufzeit: 01.01.2016-28.02.2019,DOI: 10.2314/KXP:1685669980

Visualisierung der Windklimatologien und Datenabruf über CDC beim DWD (Klimaberatungstool):
https://www.dwd.de/DE/leistungen/quwind100/qu-wind_100.html
https://opendata.dwd.de/climate_environment/CDC/grids_germany/multi_annual/wind_parameters/Project_QuWind100/
 
 

Bilder vom Experiment