METEO-Objekt

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Das METEO-Objekt ist der Container für Meteorologische und andere Daten in windPRO. Dies umfasst vorwiegend Winddaten, aber auch Strahlungsdaten für Photovoltaik-Berechnungen, sonstige, das Klimageschehen beschreibende Daten sowie ganz andere Datentypen, die als Zeitreihen benötigt werden - z.B. Strompreis- oder Verbrauchszeitreihen für HYBRID. Die folgenden Ausführungen orientieren sich vorwiegend an Winddaten, sind aber, soweit anwendbar, auch für andere Datentypen gültig.

Die einfachste Form, in der Winddaten vorliegen können, ist eine mittlere Windgeschwindigkeit ohne Richtungswichtung (1 Sektor) und unter der Annahme einer Rayleigh-Verteilung der Windgeschwindigkeiten (k-Parameter = 2). Diese Art von Information kann z.B. einem Windgutachten oder einer Karte der mittleren Windgeschwindigkeiten entnommen worden sein.

Im Vergleich dazu wäre eine sehr komplexe Form von Winddaten die Auswertung einer Lidar- oder Sodarmessung mit 25 Messhöhen und einer langen Messdauer, eventuell auch noch mit unterschiedlichen Dateiformaten.

Weiterhin können Winddaten aus Reanalyse- oder Mesoskalen-Modellen stammen, die oft neben Windgeschwindigkeit und –richtung eine große Menge zusätzlicher meteorologischer Informationen liefern können.

Das METEO-Objekt kann mit den genannten Arten von Daten sowie mit allem, was dazwischen liegt, arbeiten.

Platzieren Sie das METEO-Objekt auf der Karte an der exakten Stelle, an der die Messung stattfand oder für die die vorliegenden Daten berechnet wurden.

Winddaten, die in einem METEO-Objekt vorliegen, können entweder direkt (also ohne Verwendung eines Modells) über das Berechnungsmodul METEO für die Berechnung der Produktion einer WEA am Standort der Messung verwendet werden. Die Produktion ist dabei nur so langzeit-repräsentativ, wie es die Eingangsdaten sind.

Weitaus häufiger ist aber der Anwendungsfall, dass Winddaten in einem METEO-Objekt einer Langzeit-Korrektur mit MCP unterzogen werden und dann mit den Terraindaten als Eingangsinformation für Modellierungen mit dem WAsP- oder dem WAsP-CFD-Modell verwendet werden. Dies kann sowohl über den Zwischenschritt der Erstellung einer regionalen Windstatistik geschehen, oder es können mittels des Scalers direkt Zeitreihen modelliert werden.

Assistent

Das Register “Assistent” ist beim Erzeugen eines neuen METEO-Objekts automatisch im Vordergrund.

Beim Anklicken einer der Schaltflächen wird eine Datenstruktur innerhalb des Objekts vorbereitet, die im folgenden Schritt gefüllt werden muss. Der Fokus springt dann automatisch auf das Register, auf dem die Dateneingabe erwartet wird.

Wenn Sie unsicher sind, was für Daten Ihnen vorliegen, verwenden Sie die Assistent-Schaltfläche.

Zeitreihe

Statistiken:

Häufigkeitstabelle

Häufigkeitstabelle und Turbulenztabelle

Zweck

Das Register Zweck dient der Strukturierung Ihrer Daten

Wenn in einem WindPRO-Projekt viele unterschiedliche Meteodaten vorliegen, kann der Überblick erleichtert werden, wenn Sie für die einzelnen Zeitreihen einschränken, für welche Zwecke (innerhalb von WindPRO) sie verwendet werden können. An anderen Stellen der Software, an denen Sie auf Meteodaten zugreifen möchten, werden dann nur die Daten angezeigt, die dort relevant sind.

Daten

Das Register Daten dient zur Aufnahme der Winddaten. Es verfügt über bis zu acht Unterregister am linken Rand; welche davon bereits zu Beginn sichtbar sind und auf welchem Register das Einlesen der Daten gestartet wird, hängt von der getroffenen Auswahl auf dem Assistent-Register ab.

Zeitreihe: Start bei Importfilter, wenn notwendig Kalibrierung, ggf. Dokumentation über Konfiguration, dann Höhen, ggf. Screening auf Daten|Zeitreihe, Grafiken|Zeitreihe, Grafiken|Freie X/Y-Grafik

Häufigkeitstabelle: Start bei Häufigkeitstabelle

Weibull-Tabelle: Start bei Weibull

Häufigkeitstabelle und Turbulenztabelle: Start bei Turbulenztabelle, weitere Eingaben auf Häufigkeitstabelle benötigt.

Grafiken

Das Register Grafiken erlaubt es, die Messungen auf verschiedene Weise zu analysieren. Ebenfalls können hier Daten, die aufgrund der grafischen Evaluation als fehlerhaft erkannt wurden, deaktiviert werden.

Es gibt die folgenden Unterregister unter dem Grafik-Register, jedes mit seinen eigenen Ansichtsoptionen:

Statistiken

Es gibt vier verschiedene Unter-Register bei den Statistiken:

Hauptstatistik
Monatsmittel
Verfügbarkeit
Monatliche Weibullparameter

Hauptstatistik

Mit Alle reduzieren werden die Sektionen eingeklappt:

Monatsmittel (siehe unten) können Signal für Signal angeschaut werden. Mit dem Kontextmenü (rechter Mausklick) können die Tabellen kopiert und leicht in Dokumentationen eingefügt werden.

Die Verfügbarkeit wird Höhe für Höhe und entweder für ein Signal alleine oder für eine Kombination von zwei Signalen angezeigt:

Wenn die Anzeige "Windgeschwindigkeit + Windrichtung" ausgewählt ist, gilt ein Zeitstempel nur als verfügbar, wenn beide Signale vorhanden sind. Tage sind in den Spalten und Monate in den Zeilen dargestellt. Die erste Spalte zeigt die monatliche Verfügbarkeit, die Spalten der einzelnen Tage die Anzahl Zeitstempel an diesem Tag (144 entspricht einem komplett verfügabaren Tag mit 10 min-Zeitstempeln).

Die farbige Hinterlegung verschafft einen schnellen Überblick über die Verfügbarkeit. Grün bedeutet, dass keine Zeitstempel fehlen oder deaktiviert wurden, bei Rot fehlen alle Zeitstempel (oder wurden deaktiviert), und Gelb liegt dazwischen.

Der Effektive Zeitraum entspricht dem Ganzen Zeitraum x Verfügbarkeitsrate.

Die Kennzahlen, die unter Aktiviert *) ausgegeben werden, beziehen sich auf den Zeitraum zwischen dem ersten und dem letzten aktivierten Zeitstempel. Dies ist insbesondere relevant, wenn zu Beginn oder Ende der Messung Daten deaktiviert werden, z.B. um ganzzahlige Jahre oder Monate zu bekommen.

In der Tabelle können Zellen oder ganze Bereiche markiert werden. Deren Status kann mit dem Menü Samples an gewählten Tagen ändern auf entweder zu Aktiviert oder zu Deaktiviert geändert werden.

Die monatlichen Weibullparameter:

Windscherung

Die Windscherung bestimmt, wie stark die Windgeschwindigkeit mit der Höhe zunimmt. Wenn das METEO-Objekt für eine METEO-Berechnung oder eine PARK-Berechnung mit METEO-Objekt verwendet werden soll, wird eine Angabe zur Windscherung benötigt, damit windPRO ggf. die Nabenhöhen der WEA aus den gegebenen Messhöhen inter- oder extrapolieren kann (Vertikalextrapolation).

Die Windscherung wird in Form sektorweiser Windgradienten angegeben.

Windgradienten können

aus der grafischen Profilansicht (Register Grafiken --> Profil --> Windscherung ) übernommen
über eine Matrix aus Windscherungen verschiedener Richtungen, Jahres- und Tageszeiten bestimmt (vgl. Höhe synthetisieren)
aus mindestens zwei verschiedenen Weibull-Verteilungen berechnet (aus Weibull)
manuell eingegeben oder
aus der Zwischenablage eingefügt werden.

Wenn die Windgradienten über die Methoden (1) oder (3) bestimmt werden, wird zusätzlich auch die Rauigkeitslänge für das sog. logarithmische Windprofil angegeben. Diese Angabe ist rein informell. Beim logarithmischen Windprofil handelt es sich um eine andere Art der Vertikalextrapolation, die aber in windPRO keine Anwendung findet.

Das Windscherungs-Register kann eine unbegrenzte Anzahl von Windscherungs-Datensätzen (Liste oben im Fenster) enthalten. Für jeden Datensatz sollten die Werte bei Verw. in Höhenintervall [m] geprüft und ggf. angepasst werden. Das Höhenintervall ist standardmäßig das zwischen der höchsten und der niedrigsten Messhöhe, die in den Datensatz eingegangen sind; d.h. standardmäßig extrapoliert windPRO nicht, sondern interpoliert lediglich. Soll auch extrapoliert werden, muss die obere Grenze manuell angepasst werden. Hierbei ist Vorsicht geboten, es sollte nicht in beliebige Höhen extrapoliert werden.

Der Text in der gelben Box erläutert die Verwendung des Registers.

Der k-Parameter-Korrekturwert ist ein empirischer Faktor, dem die Erkenntnis zugrunde liegt, dass mit zunehmender Höhe die Störungen durch das Gelände abnehmen und der Wind verstetigt wird. Dies zeigt sich in Weibull-Verteilungen bei Höhen unter 100m in einer geringeren Streuung, also einem höheren Formparameter.

Für Höhen über 100m ist eine k-Parameter-Zunahme nicht pauschal anzunehmen.

Wenn Sie Weibull-Verteilungen für verschiedene Höhen haben, können Sie die Zunahme berechnen ((k2 - k1) / Höhenunterschied).

Mesores

Dieses Register existiert nur bei vom EMD-Server heruntergeladenen EMD-WRF- oder EmdConWx-Daten

Bei diese Datentypen wird zusammen mit den Mesoskalen-Winddaten auch das Mesoskalen-Geländemodell heruntergeladen. Dieses wird benötigt, wenn die Daten in einem späteren Schritt zum Downscaling verwendet werden sollen.

Das Mesoskalen-Modell WRF verwendet zwei unterschiedliche Rauigkeits-Datensätze, einen für die maximale und einen für die minimale Rauigkeit. In Europa entsprechen diese der Sommer- und der Winter-Rauigkeit.

Da WAsP keine zeitlich variierenden Terraindaten erlaubt, kann für das Downscaling nur eine Rauigkeitskarte verwendet werden. Empirisch korrelieren die Resultate besser mit Messungen, wenn die Minimale Rauigkeit verwendet wird, weshalb windPRO diese standardmäßig in Scalern verwendet. Wird ein Benutzerdefinierter Scaler erzeugt, kann jedoch auch die Maximale Rauigkeit oder Zeitlich variierendes Meso-Terrain verwendet werden.

Ab windPRO 3.6 können über EMD-WRF On-demand auch Vereisungs-Berechnungen durchgeführt werden (siehe EMD-WRF On-Demand ICING). Das Ergebnis ist ein METEO-Objekt mit den regulären EMD-WRF-Zeitreihen zuzüglich Parametern zur Vereisungs-Intensität, Eislast, Instrumentelle Vereisung und Meterologische Vereisung. Wenn die Vereisungsberechnung für einen Zeitraum von mindestens 10 Jahren durchgeführt wird, sind weitere Berichte verfügbar, die im unteren Teil des Fensters dargestellt werden.

Mit → Ergebnislayer können Ergebnislayer für die Meso-Geländedaten sowie - wenn vorhanden - für Vereisungskarten erzeugt werden.

Berichte

Die Berichtsausgabe wird über den Knopf Drucken rechts oben gestartet. Im oberen Teil des Fensters werden die auszugebenden Zeitreihen sowie der Zeitraum gewählt. Der Bericht umfasst stets eine zweiseitige Zusammenfassung der gesamten Messung (Hauptergebnis); im unteren Bereich des Fensters können weitere Erweiterte Ergebnisse ausgewählt und konfiguriert werden.

Zusammengestellte Berichte können Sie als Vorlagen speichern und laden.

Wenn alle Daten eingegeben und ggf. Berichte ausgedruckt sind, verlassen Sie das METEO-Objekt mit OK und die Daten stehen im Berechnungsfenster für Berechnungen zur Verfügung.

Die nächsten Schritte nach der Auswertung einer Windmessung sind in der Regel:

Die Langzeitkorrektur der Messdaten mit MCP (Siehe Kapitel 11)
Die Umwandlung der Messdaten in eine Windstatistik. Hierfür wird ein Terraindatenobjekt mit Geländedaten der Messmast-Umgebung und das Modul MODEL: WAsP-interface benötigt.

Meteodaten-Handling
Meteodaten-Handling Einführung ♦ METEO-Objekt (Überblick) ♦ Laden von Online-Klimadaten
METEO-Objekt Datenimport	Importfilter ♦ Kalibrierung ♦ Konfiguration ♦ Höhen ♦ Export
METEO-Objekt Datenansicht	Grafiken ♦ Zeitreihe ♦ Häufigkeitstabelle ♦ Weibulltabelle ♦ Turbulenztabelle ♦ Statistiken
METEO-Objekt Werkzeuge	2 Höhen zusammenführen ♦ Neue Höhe synthetisieren ♦ Höhe aus Scaler ♦ Wake-bereinigte Höhe hinzufügen ♦ Flagging ♦ Stabilitätszeitreihe ♦ Windscherung
METEO-Analyzer	METEO-Analyzer ♦ Grafiken ♦ Substitution ♦ Kreuzvorhersage ♦ Jährliche Variation ♦ Scaling ♦ RSD-Verifikation