Lasten - Anhang III: Grenzen von Kritisch, Achtung und OK in SITE COMPLIANCE

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Die folgenden Werte werden im windPRO-Modul SITE COMPLIANCE genutzt, um den Nutzern eine Hilfestellung zu geben, ob das Ergebnis einer Prüfung als kritisch zu betrachten ist. Die Angaben basieren auf Erfahrungswerten aus einer Vielzahl von Projekten und werden fortlaufend validiert und verbessert. Jede Prüfung, deren Ergebnisse vollständig innerhalb der zulässigen Auslegungsgrenzen liegen, erhält als Ergebnis ein grünes Symbol = OK. Sind die Auslegungsgrenzen überschritten, erscheint das Symbol orange=Achtung oder rot=Kritisch, abhängig vom Ausmaß der Überschreitung. Wenn die Überschreitung als wahrscheinlich unkritisch für die WEA betrachtet wird, wird sie mit Achtung markiert.

Einzelne WEA:

• Eine WEA wird mit Kritisch markiert, sobald eine Prüfung ein kritisches Ergebnis liefert. Sie wird nur dann als OK angezeigt, wenn alle einzelnen Prüfungen OK sind.

Im Park:

• Ein Park wird mit Kritisch markiert, sobald eine WEA ein kritisches Ergebnis liefert, mit Achtung, wenn min. eine WEA Achtung anzeigt. Er wird nur dann als OK angezeigt, wenn alle einzelnen WEA OK sind.

Bewertung von Kritisch, Achtung und Ok für jede IEC-Prüfung (Ed. 3)

Komplexität Gelände (I_c):

IEC-Grenze: (keine/siehe Details Komplexität Gelände)

• Kritisch: Nie
• Achtung: Wenn I_c > 0
• OK: Wenn I_c = 0

Wind shear (α):

IEC-Grenzen: 0 ≤ α ≤ 0,2

• Kritisch: Wenn α > 0,3 oder α < 0
• Achtung: Wenn 0,3 ≥ α > 0,2
• OK: Wenn 0 ≤ α ≤ 0,2

Luftdichte (ρ):

IEC-Grenzen: 1,225 kg/m³ Design-Annahme

• Kritisch: Nie
• Achtung: ρ > 1,225 kg/m³
• OK: ρ ≤ 1,225 kg/m³

Neigung der Anströmung (φ_max):

IEC-Grenzen: φ ≤ 8° & φ ≥ -8°

• Kritisch: φ > 12° oder φ < -12°
• Achtung: 12° ≥ φ > 8° oder -12° ≤ φ < -8°
• Ok: φ ≤ 8° & φ ≥ -8°

Extremwind (u_50y):

IEC-Grenzen: V_ref ≥ u_50y

• Kritisch: u_50y > V_ref oder Böe > 1,4*V_ref
• Achtung: Nie
• Ok: V_ref ≥ U_50y oder 1,4*V_ref ≥ Böe

Effektive Turbulenz (σ_eff.(u)):

IEC-Grenzen: σ₁(u) > σ_{eff, WTG}(u) für alle u

• Kritisch: σ_{eq, WTG} > σ_eq,IEC
• Achtung: σ_{eq, WTG} < σ_eq,IEC
• Ok: σ_eff,IEC(u) > σ_{eff, WTG}(u) für alle u

σ_eg, XXX ist die äquivalente Effektive Turbulenz der WTG für die gewählte IEC-Auslegungsklasse. Lasten - Anhang II beschreibt die Details zur Ermittlung dieser Größe. Bei Änderung der IEC-Klasse (I, II oder III) kann sich auch die Bewertung der Effektiven Turbulenz ändern, obwohl die Turbulenzklasse (a, b, c) gleich bleibt. Das Äquivalent ändert sich in Abhängigkeit der Windverteilung, d.h. der Vergleichswert in einer anderen Auslegungsklasse ist ein anderer.

Windverteilung (pdf(u)):

IEC-Grenzen: f_IEC(u) > f_WTG(u) für alle u

• Kritisch: F_hi < 0 oder (F_hi + F_lo<0)
• Achtung: F_hi ≥ 0 & (F_hi +F _lo≥0)
• Ok: f_IEC(u) > f_WTG (u) für alle u

Wobei:

*Wichtig ist hier, dass die Überschreitungen in der unteren Hälfte des Prüfungsintervalls deutlich weniger schwerwiegend sind als im oberen Bereich, in dem höhere Lasten auftreten.

Erdbeben (PGA):

PGA =Peak Ground Acceleration

• Kritisch: PGA > 2,4
• Achtung: 2,4 ≥ PGA > 0,8
• OK: 0,8 ≥ PGA

Blitzrate:

• Kritisch: Rate > 20
• Achtung: 20 ≥ Rate > 10
• OK: 10 ≥ Rate

Temperaturbereich (T):

Normalbereich

• Kritisch: h außerhalb > 240h
• Achtung: h außerhalb > 24h
• OK: 24 h ≥ h außerhalb

Extremer Bereich:

• Kritisch: h außerhalb > 1h
• Achtung: 1h ≥ h außerhalb > 0,0 h
• OK: 0,0 h außerhalb

Bewertung von Kritisch, Achtung und Ok für jede IEC-Prüfung (Ed. 2)

Verglichen mit Edition 3 unterscheiden sich die Bewertungskriterien nur bei der Effektiven Turbulenz und der Windverteilung.

Effektive Turbulenz (σ_eff.(u)):

IEC-Grenzen: σ₁(u) > σ_{eff, WTG}(u) für u=15 m/s

• Kritisch: σ_{eq, WTG} > σ_eq,IEC
• Achtung: σ_{eq, WTG} < σ_eq,IEC
• Ok: σ_eff,IEC(15m/s) > σ_{eff, WTG}(15m/s)

σ_eg, XXX ist die äquivalente Effektive Turbulenz der WTG für die gewählte IEC-Auslegungsklasse. Lasten - Anhang II beschreibt die Details zur Ermittlung dieser Größe.

Windverteilung (pdf(u)): mit Weibull A, k und mittlerer V_ave

IEC-Grenzen: Nicht explizit gegeben, aber durch Vergleich der IEC- und WEA-Verteilung

• Kritisch: f_IEC (15m/s) < f_WTG (15m/s)
• Achtung: f_IEC (15m/s) > f_WTG (15m/s)
• Ok: V_{ave, IEC} > V_{ave, WTG} & k_IEC < k_WTG

Zu beachten ist hier, dass die Richtlinie für alle Klassen die Weibullverteilung von k_IEC=2 und der mittleren Windgeschwindigkeit der jeweiligen Klasse annimmt. Höhere Windgeschwindigkeiten und niedrigere k-Parameter führen zu einer Erhöhung der Lasten. Die Windgeschwindigkeit 15 m/s spielt an mehreren Stellen der Ed. 2 eine besondere Wolle und wird hier als entscheidendes Kriterium zwischen Achtung und Kritisch angesetzt.

Bewertung von Kritisch, Achtung und Ok für jede IEC-Prüfung (Ed. 4)

IEC-Grenze: (keine/siehe Details Komplexität Gelände)

• Kritisch: Nie
• Achtung: Wenn C_ct > 0 (Komplexitätskategorie: Hoch, Mittel, Niedrig)
• OK: Wenn C_ct = 0 (Komplexitätskategorie: Keine)

Wind shear (α):

IEC-Grenzen: 0,5 ≤ α ≤ 0,25

• Kritisch: Wenn α > 0,3 oder α < 0
• Achtung: Wenn OK nicht erfüllt
• OK: Wenn 0,05 α ≤ 0,25

Luftdichte (ρ):

IEC-Grenzen: ρ ≤ 1,225 kg/m³

• Kritisch: Nie
• Achtung: Wenn OK nicht erfüllt
• OK: ρ ≤ 1,225 kg/m³ oder v_ave,WEA² / v_ave,IEC² * ρ ≤ 1,225 kg/m³ bei ρ > 1,225 kg/m³

Windverteilung (pdf(u)):

IEC-Grenzen: f_IEC > f_WTG für u ∈ {0,2V_ref, 0,4V_ref}

• Kritisch: F_hi < 0 oder (F_hi + F_lo<0)
• Achtung: Wenn OK nicht erfüllt
• Ok: f_IEC(u) > f_WTG(u) für das Intervall von u und 6,5 * v_ave,WTG / v_ave,IEC - 4,5 ≤ k_omni ≤ -6 * v_ave,WTG / v_ave,IEC + 8

Wobei:

Wichtig ist hier, dass die Überschreitungen in der unteren Hälfte des Prüfungsintervalls deutlich weniger schwerwiegend sind als im oberen Bereich, in dem höhere Lasten auftreten.

90% Umgebungsurbulenz [NTM]

IEC-Grenzen: σ₁(u) > σ_omni,90%(u) für alle u im geprüften Intervall

• Kritisch: Wenn Ok nicht erfüllt
• Achtung: Nie (Extremlasten)
• Ok: σ₁(u, I_ref) > σ_omni,90%(u) für alle u ∈ {0,6 V_Nenn, 1,6 V_Nenn}

Extreme Umgebungsurbulenz (AET) [ETM]

IEC-Grenzen: σ_1,ETM(u) > σ_AET(u) für alle u im Betrieb

• Kritisch: Wenn Ok nicht erfüllt
• Achtung: Nie (Extremlasten)
• Ok: σ_1,ETM(u, I_ref) ≥ σ_AET(u) für alle u ∈ {V_ein, V_aus}

Maximale 90%-Turbulenz Wake-Mitte (MCWT) [ETM]

IEC-Grenzen: σ_1,ETM(u) > σ_MCWT(u) für alle u im Betrieb

• Kritisch: Wenn Ok nicht erfüllt
• Achtung: Nie (Extremlasten)
• Ok: σ_1,ETM(u, I_ref) ≥ σ_MCWT(u) für alle u ∈ {V_ein, V_aus}

SITE COMPLIANCE & LOAD RESPONSE
SITE COMPLIANCE: Überblick ♦ Schritt-für Schritt ♦ Berechnung ♦ Ergebnisse
Hauptprüfungen: Komplexität ♦ Extremwind ♦ Turbulenz ♦ Windverteilung ♦ Windshear ♦ Neigung der Anströmung♦ Luftdichte
Andere Prüfungen: Erdbebenrisiko ♦ Temperaturbereich ♦ Blitzrate
LOAD RESPONSE: Überblick ♦ Berechnung ♦ WEA-Modelle ♦ Ergebnisse
Anhang: Gumbel Theory of Extremes ♦ Frandsen-Modell ♦ Grenzen in SITE COMPLIANCE ♦ Theorie Ermüdungslasten ♦ Sektormanagement ♦ IEC 61400-1 Ed.2 ♦ IEC 61400-1 Ed.4 ♦ Weiterbetrieb ♦ Siteres ♦ Tropical Cyclone Analysis ♦ Downscaling, Offshore-Modus & Spektralkorrektur