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Da immer wieder die Fragen nach einer Windmessung aufttauchen möchte ich dazu ein paar grundsätzliche Dinge aufschreiben und hier auch schon veröffentlichen, obwohl noch nicht ganz fertig:
Vorab: Sind diese kleinen Wetterstationen für zum Teil unter 50,-€ geeignet um den Standort für eine Kleinwindanlage zu vermessen. Man kann fast pauschal schreiben: NEIN. Nichts gegen die kleinen Allrounder, aber sie sind zum Teil dafür geeignet das eigene Gefühl für das Wetter zu schärfen und Tendenzen zu erkennen, aber mehr eben auch nicht. Üblicherweise sind die Sensoren an einem gemeinsamen Träger angebracht was zwar schön Platzsparend ist, aber so verursacht zB. der Regensensor in der Nähe der Windsensoren soviel Turbulenzen, das die Messung viel zu ungenau bleibt. Das kombiniert mit einer Grundungenauigkeit läßt nicht viel Erwarten. Windgeschwindigkeits- und Windrichtungssensor dürfen zwar übereinander angeordnet sein, nur sollte alles andere möglichst weit entfernt sein und auch nicht an einer Hausecke montiert werden.
1.) Wo soll das Windmessgerät stehen?
Am Besten genau an der Stelle wo die Windanlage später stehen soll . In der Regel ist das Gelände ist mit Gebäuden und Bäumen für Windanlagen mit niedrigen Nabenhöhen eh schon schwierig genug. Wenn dann die Messanlage auch noch an einer anderen Stelle und auch noch viel niedriger steht wird es unmöglich von der einen Messstelle auf die spätere Betriebsstätte hin zu rechnen oder schätzen. Es gibt nur eine sinnvolle Lösung: da messen wo später die Windanlage hinsoll.
2.) In welcher Höhe sollte der Wind gemessen werden?
Nach Möglichkeit sollte die Windmessung in der späteren Nabenhöhe der Windanlage durchgeführt werden. Sollte es eine größere Kleinwindanlage werden mit größerer Nabenhöhe ab 20m, kommt man eventuell auch mit einer Messung in 10+15m Höhe hin. In diesem Fall sollte man aber eine Messanlage verwenden, die die Windgeschwindigkeit in zwei Höhen erfassen kann. Für die Windrichtung reicht ein Sensor. Aus den Windwerten der beiden Höhen kann man das Profil für die größeren Höhen annäherungsweise hochrechnen. Bleibt es bei 10-15m Nabenhöhe, sollte man auch in der Höhe messen und nicht auf 6m oder so ähnlich. Die Bodenrauhigkeiten und bodennahen Turbulenzen verfälschen die Windmessung erheblich.
3.) Was und wie sollte gemessen werden?
Die Windgeschwindigkeit ist das Wichtigste und die Basis aller weiteren Berechnungen, Wenn die Windrichtung auch mitgemessen wird ist das unter Umständen hilfreich. Soll später eine Windanlage in 20-30m Höhe aufgestellt werden und die Windmessung kann aber nur zB. in 15m Höhe durchgeführt werden sollte ein zweiter Sensor für die Windgeschwindigkeit in 10m Höhe möglich sein. Die gemessene Differenz der Windgeschwindigkeiten bei den beiden Höhen ermöglicht eine bessere Hochrechnung der Windgeschwindigkeit in größere Höhen (Höhenprofil). Bei großen Profimessanlagen und für große Windkraftanlagen werden Messungen üblicherweise mit 1 Messung pro Sekunde durchgeführt aber mit 10Minuten Zeitreihen gespeichert (Mittelwert für Windgeschwindigkeit und Windrichtung, Maximal- und Minimalwert und Standardabweichung). Bei kleinen Windanlagen die sehr viel schneller auf wechselnde Windgeschwindigkeiten reagieren können als die Großen wären Zeitreihen mit höherer Auflösung (zB. 1 Minute) schön aber selten möglich.
4.) Wie lange sollte der Wind gemessen werden?
Auch hier gilt im Prinzip: Je länger gemessen wird um so genauer. Natürlich kann man mit einer Messung die nur über drei Monate durchgeführt wurde schon was anfangen, aber es sollten nun nicht gerade die Sommermonate sein. Am Besten sind Messungen die sogar ein ganzes Jahr (alle vier Jahreszeiten) abdecken.
5.) Wie sollten die Daten ausgewertet werden?
Grundsätzlich erlaubt eine Windmessung erstmal nur eine Aussage darüber was die Windanlage in dem vergangenen Messzeitraum vermutlich geleistet hätte (vorausgesetzt es wurde genau an der Stelle und auch in der Nabenhöhe gemessen). Dazu wird die gemessene Windgeschwindigkeit mit der Leistungskurve abgeglichen und so für jeden Mittelwert in der Zeitreihe mit der passenden Leistung versehen und mit der Dauer des Mittelwertes korrigiert.
In diesem Muster hätte die Windanlage in diesen beiden Stunden 0,438kWh Strom aus Wind produziert.
Würde nur der Mittelwert der beiden Stunden mit 4,3m/s mit der Leistungskennlinie abgleichen, läge der berechnete Ertrag nur bei 0,352kWh. Immerhin rund 20% weniger!
Der Vorteil für eine Messung mit solchen Zeitreihen ist eindeutig.
6.) Auswertung Teil 2 Langzeitabgleich und Korrektur
Eine Entscheidung für oder gegen ein Windanlage wäre ohne einen Langzeitabgleich und der entsprechenden Korrektur nicht sinnvoll!
Da jedes Jahr die Windverhältnisse schwanken, könnte die durchgeführte Messung innerhalb einer sehr guten oder aber sehr schlechten Windphase gelegen haben. Dies betrifft nicht nur einzelnen Jahreszeit und kurze Perioden, sogar ganze Jahre können deutlich von dem langjährigen Mittel abweichen. Die Dauer der eigenen Messung ist Mitentscheidend für die Genauigkeit der Ertragsberechnung.
Langzeitdaten über mindestens 10 Jahre verschiedenster Wetterstationen Weltweit erhält man auf vielen verschiedenen Internetplattformen und Meteodiensten in unterschiedlichen Auflösungen und Qualitäten.
Auflisten einiger Dienste:
Die schnellste und einfachste, aber eben auch ungenauste Variante ist der Abgleich mit der nächsten Wetterstation in der besten greifbaren Auflösung wie zum Beispiel den Monatsmitteln. Habe ich von meiner eigenen Windmessung nur drei Monate gemessen stehen mir auch nur drei Vergleichswerte zur Verfügung. Die Windbedingungen sind aber nicht immer und zu jeder Jahreszeit immer gleich, so könnte zB. an meiner eigenen Messung die drei Monateswerte im Frühjahr gemessen eine Differenz von 1,2m/s zur Wetterstation zeigen, der gleiche Vergleich aber mit drei Monatsmessungen im Herbst und der Wetterstation aber eventuell 1,8m/s. Fazit: je länger die Messung und die mögliche Vergleichszeit umso genauer wird die Hochrechnung.
7. Das Mieten von Messgeräten
Da immer wieder die Fragen nach einer Windmessung aufttauchen möchte ich dazu ein paar grundsätzliche Dinge aufschreiben und hier auch schon veröffentlichen, obwohl noch nicht ganz fertig:
Vorab: Sind diese kleinen Wetterstationen für zum Teil unter 50,-€ geeignet um den Standort für eine Kleinwindanlage zu vermessen. Man kann fast pauschal schreiben: NEIN. Nichts gegen die kleinen Allrounder, aber sie sind zum Teil dafür geeignet das eigene Gefühl für das Wetter zu schärfen und Tendenzen zu erkennen, aber mehr eben auch nicht. Üblicherweise sind die Sensoren an einem gemeinsamen Träger angebracht was zwar schön Platzsparend ist, aber so verursacht zB. der Regensensor in der Nähe der Windsensoren soviel Turbulenzen, das die Messung viel zu ungenau bleibt. Das kombiniert mit einer Grundungenauigkeit läßt nicht viel Erwarten. Windgeschwindigkeits- und Windrichtungssensor dürfen zwar übereinander angeordnet sein, nur sollte alles andere möglichst weit entfernt sein und auch nicht an einer Hausecke montiert werden.
1.) Wo soll das Windmessgerät stehen?
Am Besten genau an der Stelle wo die Windanlage später stehen soll . In der Regel ist das Gelände ist mit Gebäuden und Bäumen für Windanlagen mit niedrigen Nabenhöhen eh schon schwierig genug. Wenn dann die Messanlage auch noch an einer anderen Stelle und auch noch viel niedriger steht wird es unmöglich von der einen Messstelle auf die spätere Betriebsstätte hin zu rechnen oder schätzen. Es gibt nur eine sinnvolle Lösung: da messen wo später die Windanlage hinsoll.
2.) In welcher Höhe sollte der Wind gemessen werden?
Nach Möglichkeit sollte die Windmessung in der späteren Nabenhöhe der Windanlage durchgeführt werden. Sollte es eine größere Kleinwindanlage werden mit größerer Nabenhöhe ab 20m, kommt man eventuell auch mit einer Messung in 10+15m Höhe hin. In diesem Fall sollte man aber eine Messanlage verwenden, die die Windgeschwindigkeit in zwei Höhen erfassen kann. Für die Windrichtung reicht ein Sensor. Aus den Windwerten der beiden Höhen kann man das Profil für die größeren Höhen annäherungsweise hochrechnen. Bleibt es bei 10-15m Nabenhöhe, sollte man auch in der Höhe messen und nicht auf 6m oder so ähnlich. Die Bodenrauhigkeiten und bodennahen Turbulenzen verfälschen die Windmessung erheblich.
3.) Was und wie sollte gemessen werden?
Die Windgeschwindigkeit ist das Wichtigste und die Basis aller weiteren Berechnungen, Wenn die Windrichtung auch mitgemessen wird ist das unter Umständen hilfreich. Soll später eine Windanlage in 20-30m Höhe aufgestellt werden und die Windmessung kann aber nur zB. in 15m Höhe durchgeführt werden sollte ein zweiter Sensor für die Windgeschwindigkeit in 10m Höhe möglich sein. Die gemessene Differenz der Windgeschwindigkeiten bei den beiden Höhen ermöglicht eine bessere Hochrechnung der Windgeschwindigkeit in größere Höhen (Höhenprofil). Bei großen Profimessanlagen und für große Windkraftanlagen werden Messungen üblicherweise mit 1 Messung pro Sekunde durchgeführt aber mit 10Minuten Zeitreihen gespeichert (Mittelwert für Windgeschwindigkeit und Windrichtung, Maximal- und Minimalwert und Standardabweichung). Bei kleinen Windanlagen die sehr viel schneller auf wechselnde Windgeschwindigkeiten reagieren können als die Großen wären Zeitreihen mit höherer Auflösung (zB. 1 Minute) schön aber selten möglich.
4.) Wie lange sollte der Wind gemessen werden?
Auch hier gilt im Prinzip: Je länger gemessen wird um so genauer. Natürlich kann man mit einer Messung die nur über drei Monate durchgeführt wurde schon was anfangen, aber es sollten nun nicht gerade die Sommermonate sein. Am Besten sind Messungen die sogar ein ganzes Jahr (alle vier Jahreszeiten) abdecken.
5.) Wie sollten die Daten ausgewertet werden?
Grundsätzlich erlaubt eine Windmessung erstmal nur eine Aussage darüber was die Windanlage in dem vergangenen Messzeitraum vermutlich geleistet hätte (vorausgesetzt es wurde genau an der Stelle und auch in der Nabenhöhe gemessen). Dazu wird die gemessene Windgeschwindigkeit mit der Leistungskurve abgeglichen und so für jeden Mittelwert in der Zeitreihe mit der passenden Leistung versehen und mit der Dauer des Mittelwertes korrigiert.
In diesem Muster hätte die Windanlage in diesen beiden Stunden 0,438kWh Strom aus Wind produziert.
Würde nur der Mittelwert der beiden Stunden mit 4,3m/s mit der Leistungskennlinie abgleichen, läge der berechnete Ertrag nur bei 0,352kWh. Immerhin rund 20% weniger!
Der Vorteil für eine Messung mit solchen Zeitreihen ist eindeutig.
6.) Auswertung Teil 2 Langzeitabgleich und Korrektur
Eine Entscheidung für oder gegen ein Windanlage wäre ohne einen Langzeitabgleich und der entsprechenden Korrektur nicht sinnvoll!
Da jedes Jahr die Windverhältnisse schwanken, könnte die durchgeführte Messung innerhalb einer sehr guten oder aber sehr schlechten Windphase gelegen haben. Dies betrifft nicht nur einzelnen Jahreszeit und kurze Perioden, sogar ganze Jahre können deutlich von dem langjährigen Mittel abweichen. Die Dauer der eigenen Messung ist Mitentscheidend für die Genauigkeit der Ertragsberechnung.
Langzeitdaten über mindestens 10 Jahre verschiedenster Wetterstationen Weltweit erhält man auf vielen verschiedenen Internetplattformen und Meteodiensten in unterschiedlichen Auflösungen und Qualitäten.
Auflisten einiger Dienste:
Die schnellste und einfachste, aber eben auch ungenauste Variante ist der Abgleich mit der nächsten Wetterstation in der besten greifbaren Auflösung wie zum Beispiel den Monatsmitteln. Habe ich von meiner eigenen Windmessung nur drei Monate gemessen stehen mir auch nur drei Vergleichswerte zur Verfügung. Die Windbedingungen sind aber nicht immer und zu jeder Jahreszeit immer gleich, so könnte zB. an meiner eigenen Messung die drei Monateswerte im Frühjahr gemessen eine Differenz von 1,2m/s zur Wetterstation zeigen, der gleiche Vergleich aber mit drei Monatsmessungen im Herbst und der Wetterstation aber eventuell 1,8m/s. Fazit: je länger die Messung und die mögliche Vergleichszeit umso genauer wird die Hochrechnung.
7. Das Mieten von Messgeräten
