Handbuch SHADOW

Zur deutschen Hauptseite | Alle deutschsprachigen Seiten

Überblick

Je nach Standort einer WEA kann vom Schattenwurf des sich drehenden Rotors eine unerwünschte Beeinträchtigung für Menschen ausgehen. Der periodisch auftretende Schatten verursacht je nach Drehzahl und Anzahl der Blätter hinter der Windenergieanlage starke Lichtwechsel in der Frequenz der vorbeistreichenden Rotorblätter, die auf den Menschen störend wirken können, bei längerer Dauer unerträglich sind und gesundheitsschädigend sein können. Deshalb gehört zu jeder professionellen WEA-Planung in der Nähe von Wohn- oder Arbeitsstätten eine Untersuchung des periodischen Schattenwurfs.

Das Modul SHADOW ermöglicht die Berechnung und Dokumentation dieses periodischen Schattenwurfs. So sind Planerinnen und Planer in der Lage, die Belästigung durch den Schattenwurf z.B. auf Wohngebäude, Arbeitsstätten weitgehend auszuschließen oder zu minimieren. Ist eine Beeinträchtigung durch den Schattenwurf nicht zu vermeiden, ist es hilfreich, den möglichen Schattenwurf auf die betroffenen Objekte zeitlich (Datum/Uhrzeit/Dauer) im Voraus genau zu kennen, um z.B. eine Abschaltautomatik zu programmieren.

Die Schattenwurfdauer in der Umgebung kann für eine oder mehrere WEA in Abhängigkeit von Nabenhöhe und Rotordurchmesser ermittelt werden.

Als Standard gilt die Berechnung der astronomisch maximal möglichen Beschattungsdauer, bei der angenommen wird, dass

• die Sonne immer scheint
• die WEA sich ständig dreht und
• die Sonne immer senkrecht zur Sonneneinfallsrichtung steht.

Daneben besteht auch die Möglichkeit, statistische Informationen zu Sonnenscheindauer, Windrichtungsverteilung und Stillstandszeiten in die Berechnung einfließen zu lassen und so auch realitätsnahe Werte über den tatsächlich zu erwartenden Schattenwurf zu ermitteln (meteorologisch wahrscheinliche Beschattungsdauer).

Die Ergebnisse können auf spezielle Immissionsorte bezogen ausgegeben werden oder als flächige Karte mit farblicher Darstellung der Schattenwurfzeiten in der Umgebung der WEA.

Bei der Berechnung für Immissionsorte werden an den zu untersuchenden Punkten auf einer Karte virtuelle Schattenrezeptoren platziert, die beliebige Flächen, wie z.B. Fenster (auch Dachfenster), Terrassen, Balkone usw., repräsentieren können. An den Schattenrezeptoren berechnet SHADOW die Gesamtdauer des Schattenwurfs (Tage und Stunden pro Jahr, maximale Minuten pro Tag) sowie die Zeitpunkte des Schattenwurfs im Tages- und Jahresverlauf (Datum, Uhrzeit, Dauer).

Beachten Sie, dass es neben den Berechnungen mit dem Modul SHADOW auch möglich ist, das WEA-Layout in SketchUp zu exportieren und dort eine Animation des Schattenwurfs zu erstellen. Weitere Informationen finden Sie in Kapitel 7.3 SKETCHUP INTEGRATION und in diesem YouTube-Tutorial

SHADOW Schritt für Schritt

• Vorbedingung: Ein bestehendes windPRO-Projekt mit WEA-Layout und digitalem Geländemodell
• Überprüfen Sie die Schattenwurfrelevanten WEA-Eigenschaften
• Führen Sie eine vorläufige Berechnung einer Schattenwurfkarte durch, um von Schattenwurf betroffene Immissionsorte zu identifizieren
• Platzieren Sie Schattenrezeptor-Objekte an den benachbarten Gebäuden und definieren sie deren Eigenschaften
• Starten Sie die SHADOW-Berechnung für Rezeptoren
• Drucken Sie die Dokumentation der Berechnung

Benötigte Eingangsdaten

Die Berechnung der Belastung durch den Schattenwurf einer oder mehrerer WEA an einem bestimmten Immissionsort bedarf folgender Informationen und Eingabedaten:

• Ein digitales Geländemodell
• WEA-Platzierung (X,Y,Z-Koordinaten)
• Nabenhöhe der WEA
• Informationen zur mittleren Blatttiefe der WEA-Rotorblätter (um die maximale Reichweite des Schattenwurfs zu ermitteln)
• Koordinaten der Schattenrezeptoren um die WEA

Berechnungsmethode

Der Sonnenstand im Tages- und Jahresverlauf bildet die Grundlage für die Berechnung des Schattenwurfs. Ausgehend von der Simulation des Verlaufs der Sonne in 1-Minuten-Schritten berechnet das Programm den Gang des Schattens jedes WEA-Rotors über ein Jahr. Der ermittelte Schattengang wird daraufhin untersucht, ob und wann einer der definierten Schatten-Rezeptoren (beliebig ausgerichtete Fläche, z.B. Fenster, Terrasse) innerhalb eines Rotorschattens liegt. Wenn ja, speichert WindPRO zu betroffenen Rezeptoren Daten und Zeitpunkte des Schattenwurfs und berechnet daraus die Zeitdauer pro Tag und aller WEA im Jahr.

Für die Linien gleicher Schattenwurfdauer im Jahr wird für Rasterpunkte, deren Abstände frei definiert werden können, die Schattenwurfdauer ermittelt. Diese Berechnungen können je nach gewählter Rasterweite, Zahl der WEA und Vorhandensein eines Digitalen Geländemodells sehr zeitintensiv sein.

Die Berechnungen beruhen auf den folgenden Daten und Zusammenhängen:

• Position der WEA (x,y,z-Koordinaten),
• Nabenhöhe und Rotordurchmesser,
• Position des Schatten-Rezeptors (x,y,z-Koordinaten) sowie Größe, Himmelsrichtung, Neigung und Aufpunkthöhe,
• Geographische Koordinaten des Standorts sowie Zeitzone und Zeitverschiebung durch die Sommerzeit,
• das mathematische Modell zur Berechnung des genauen Sonnenverlaufs unter Berücksichtigung von Erdachsenneigung, Erdrotation und elliptischer Erdbahn um die Sonne
• Daten über die mittlere Rotorblatttiefe der WEA, welche über die Reichweite des Schattenwurfs einer WEA entscheidet.

Das SHADOW Berechnungsmodell

Der Sonnenstand bildet die Grundlage für die Berechnung des Schattenwurfs. Der Stand der Sonne ist im Wesentlichen von der Erdrotation, der Neigung der Erdachse und der elliptischen Laufbahn der Erde um die Sonne abhängig. Weiterhin müssen für jeden beliebigen Standort die geographischen, jahreszeitlichen und tageszeitlichen Daten berücksichtigt werden.

Mit diesen Daten werden die Deklination, der Stundenwinkel, die Sonnenhöhe, der Azimut und der Sonnenauf- und Untergang berechnet. Die Begriffe bedeuten (siehe Abb. oben):

• Deklination: Der Winkel, um den die Sonne im Verlauf der Jahreszeiten vom Himmelsäquator (Erdäquator auf den Himmel projiziert) abweicht. Zu Herbst- und Frühlingsanfang (21.3 bzw. 21.9) beträgt die Deklination 0°, zum Winteranfang (21.12.) -23,45° und zum Sommeranfang (21.6.) +23,45°
• Sonnenhöhe: Einfallswinkel der Sonne gegenüber einer horizontalen Fläche;
• Stundenwinkel: Winkel zwischen dem Sonnenhöchststand und dem aktuellen Sonnenstand.
• Azimut: Winkel zwischen der Südrichtung und dem auf die horizontale Ebene projizierten Sonnenstand. Im Uhrzeigersinn vor der südlichen Richtung positiv und danach negativ.
• Sonnenaufgang, Sonnenuntergang: Zeitpunkt am Morgen bzw. Abend, wenn der Sonnenmittelpunkt in der Ebene am Horizont sichtbar/verdeckt wird.

Die Berechnungen berücksichtigen die geringfügig unterschiedliche Dauer eines Tages von einem Sonnenhöchststand zum nächsten Sonnenhöchststand, die wegen der elliptischen Umlaufbahn der Erde um die Sonne im Laufe eines Jahres insgesamt um bis zu 16 Minuten variieren kann. In Abbildung 12 ist die Abweichung (Zeitkorrektur) der Tagesdauer vom 24-Stunden Tag sowie die Deklination über ein Jahr abgebildet.

Da die Ergebnisse nicht nur für ein Jahr gültig sein sollen, wird in den Berechnungen die Tagesanzahl im Jahr auf 365,25 Tage gemittelt. Dadurch können sich aber die Ergebnisse innerhalb eines Zeitraums von vier Jahren um bis zu einen Tag verschieben.

Schattenreichweite

Siehe auch SHADOW-Berechnung / Erweiterte Einstellungen zur Schattenreichweite

Verdeckung der Sonne durch das Rotorblatt: Im Allgemeinen wird beim Schattenwurf zwischen Kern- und Halbschatten unterschieden. Der Unterschied kommt dadurch zustande, dass die Sonne keine punktförmige sondern eine flächige Lichtquelle ist (Durchmesser von 1.390.000 km). Bei einem mittleren Abstand von 150.000.000 km zur Sonne beträgt der Einstrahlungswinkel 0,531°. Der Kernschatten entspricht dem Bereich, in dem die direkten Sonnenstrahlen durch das Hindernis vollständig verdeckt werden. Der Halbschatten ist der Bereich, auf den nur ein Teil des Sonnenlichts auftrifft. Da Windenergieanlagen schmale Flügel besitzen, ist der Kernschatten nur sehr kurz und deshalb nicht relevant; z.B. beträgt bei einer mittleren Rotorblattbreite von 1,5m die Länge des Kernschattens nur 205 m und ist geringer als der Mindestabstand, der sonst bei WEA eingehalten werden muss.

Die Intensität des Halbschattens nimmt mit zunehmender Entfernung ab. Dadurch reduzieren sich auch die Helligkeitsschwankungen, die durch den Schattenwurf des sich drehenden Rotors verursacht werden. Im Allgemeinen gilt der Halbschatten als nicht mehr relevant, wenn das Rotorblatt die Sonne zu weniger als 20% verdeckt. Die Entfernung von der WEA, bei der dies der Fall ist – die maximale Reichweite des Rotorschattens – lässt sich anhand von Daten zur Rotorblattgeometrie berechnen, nämlich der maximalen Rotorblatt-Tiefe und der Rotorblatt-Tiefe bei 90% des Radius, aus denen sich die mittlere Rotorblatttiefe (Br_mittel) errechnet. Diese Daten sind für aktuelle WEA-Typen größtenteils im WEA-Katalog von WindPRO enthalten, so dass die Reichweite des Rotorschattens automatisch berücksichtigt werden kann.

Siehe auch Schattenreichweite Hintergrund.

Einschränkung der Reichweite bei tief stehender Sonne: Theoretisch existiert bei minimaler Sonnenhöhe ein unendlich weiter Schattenwurf, der aber in der Praxis wegen der Trübung des Himmels sehr schwach ist. Mit abnehmender Sonnenhöhe nimmt der Anteil der direkten Strahlung exponentiell ab, da die Sonnenstrahlen zunehmend einen längeren Weg durch die Atmosphärenschichten zurücklegen müssen. Theoretische und empirische Untersuchungen haben ergeben, dass selbst an klaren Tagen aufgrund der Trübung des Himmels bis zu einer Sonnenhöhe von 3° kein relevanter Schattenwurf existiert. Die Trübung des Himmels ist auf die Rayleigh-Streuung an den Molekülen und Mie-Streuung an den wesentlich größeren Aerosolen (Staub und andere Verunreinigungen in der Luft) zurückzuführen. Die Trübung des Himmels ist zudem von der Jahreszeit, vom Wetter und von der Art der Besiedlung und des Bewuchses abhängig. Die Trübung des Himmels wird durch den Linke-Trübungsfaktor TL beschrieben.

Ab welcher Sonnenhöhe die Sonne tatsächlich über dem Horizont steht, hängt natürlich weiterhin von der Orographie (Hügel, Berge), der Bebauung und dem Bewuchs um den WEA-Standort ab.

Richtlinien

Deutschland

Die Bund-Länder-Arbeitsgemeinschaft für Immissionsschutz (LAI) hat die federführend vom staatlichen Umweltamt Schleswig unter Mitarbeit von Fachleuten, Gutachtern (u.a. auch EMD), Gewerbeaufsichtsämtern und weiteren erarbeiteten Hinweise zur Ermittlung und Beurteilung der optischen Immissionen von Windenergieanlagen (WEA-Schattenwurf-Hinweise) im Jahr 2002 als Standard anerkannt und im Jahr 2020 eine aktualiserte Fassung (bezeichnet als "Aktualisierung 2019") veröffentlicht. Die Veränderungen in der aktualisierten Version sind weitgehend kosmetischer Natur.

Die WEA-Schattenwurf-Hinweise enthalten folgende Anhaltswerte:

• die astronomisch maximal mögliche Beschattungsdauer darf maximal 30 Stunden im Jahr und maximal 30 Minuten am Tag betragen
• ein Schattenwurf bei Sonnenständen unter 3° über dem Horizont ist nicht zu berücksichtigen
• wenn am Immissionsort aufgrund der Entfernung zur WEA die Sonne zu weniger als 20% durch das Rotorblatt verdeckt wird, können die dadurch entstehenden Helligkeitsschwankungen (Schatten) vernachlässigt werden
• die Rezeptorgröße wird in den Hinweisen nicht explizit kommentiert, wird jedoch im Anhang in dem Sinne angewandt, dass einheitliche punktförmige Rezeptoren verwendet werden, um eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu ermöglichen. Die Verwendung von einheitlichen punktförmigen Rezeptoren wurde auch in den Sitzungen des Arbeitskreises am StUA Schleswig thematisiert und als wünschenswert formuliert, hat aber keinen Eingang in die WEA-Schattenwurf-Hinweise gefunden. In der Praxis werden in der Regel einheitliche Rezeptoren (anstatt den konkreten Fenstern nachempfundene) verwendet, die häufig entweder punktförmig (in windPRO 0,1 x 0,1 m) oder 1 x 1 m groß sind.

Richtlinien international

International wird in Ermangelung eigener Richtlinien häufig nach deutschen Schattenwurf-Hinweisen vorgegangen. Hier einige Erfahrungen aus der Praxis:

In Schweden und Dänemark gibt es noch keine offiziellen Richtlinien, aber üblicherweise gelten 10 Stunden (Dänemark) und 8 Stunden (Schweden) des meteorologisch wahrscheinlichen Schattenwurfs als Grenzwert. Im Vereinigten Königreich gibt es keine offiziellen Grenzwerte, jedoch muss in allen Wohnungen innerhalb von zehn Rotordurchmessern der WEA eine Bewertung vorgenommen werden. Sowohl in der Republik Irland als auch in Nordirland wurde - wie in Deutschland - eine Worst-Case-Grenze von 30 Stunden pro Jahr und 30 Minuten pro Tag festgelegt.

Weiterführende Links:

• Webseite des LAI: https://www.lai-immissionsschutz.de
• WEA-Schattenwurf-Hinweise 2019 auf der Webseite des LAI: https://www.lai-immissionsschutz.de/documents/wka_schattenwurfhinweise_stand_23_1588595757.01
• Sachinformation Optische Immissionen von Windenergieanlagen des Landesumweltamts Nordrhein-Westfalen: http://www.lanuv.nrw.de/licht/weabeitrag.pdf

WEA

Wenn ein WEA-Typ im Rahmen einer Schattenwurfberechnung mit dem Modul SHADOW verwendet werden soll, versichern Sie sich, dass für den gewählten WEA-Typ im WEA-Katalog Informationen über die maximale Blatttiefe und die Blatttiefe bei 90% des Radius vorhanden sind. Nur wenn diese Werte vorhanden sind, kann die maximale Reichweite des WEA-Schattenwurfs automatisch ermittelt werden. Sind im Katalog keine Daten vorhanden, versuchen Sie, diese vom Hersteller zu erhalten und tragen Sie sie im WEA-Katalog nach.

Alternativ können Sie die Reichweite des WEA-Schattenwurfs auch für einzelne WEA in deren Objekt-Eigenschaften definieren. Hierfür existiert kein besonderes Eingabefeld, sie können die Reichweite aber als einen der beiden Abstandskreise definieren. Achten Sie in diesem Fall darauf, dass Sie beim Starten der Schattenwurf-Berechnung diesen Abstandskreis auch als Reichweitenkriterium verwenden (Erweiterte Einstellungen der SHADOW-Berechnung)

Schattenrezeptoren

Schatten-/Blendungs-Rezeptoren werden auf der Karte platziert und registrieren an der gewählten Position Beschattung durch WEA-Rotoren oder Blendung durch PV-Module. Wenn für den Schattenrezeptor die Option Definieren über Mittelkoordinate gewählt ist, kann derselbe Rezeptor auch für Beschattung und Blendung verwendet werden.

Klicken Sie die Schatten-/Blendungs-Rezeptor-Schaltfläche an und danach die Rezeptorposition auf der Karte. Das Symbol ist wie eine Parabolantenne zu verstehen, d.h. an der flachen Seite werden Schatten bzw. Blendung "wahrgenommen".

Nach dem Platzieren auf der Karte erscheint das Eigenschaftsfenster.

Register Beschattung

(Hier klicken für Versionen vor windPRO 3.2)

In Versionen vor windPRO 3.2 ist nur die Definition über die Mittelkoordinate möglich

Dimensionen

Definieren über Mittelkoordinate:

Dies ist die Standardoption (siehe Abbildung oben). Der Rezeptor ist rechteckig und entspricht einem Fenster, das eine spezifische Ausrichtung (Azimut, s.u.) und einen Öffnungswinkel von 180° in dieser Richtung hat. WEA, die außerhalb des Öffnungswinkels stehen, erzeugen per Definition keine Beschattung am Rezeptor. Die Rezeptorkoordinaten (x,y,z) auf dem Register Position bezeichnen den auf den Boden projizierten Mittelpunkt des Rezeptors. Die Grundlinie / Höhe über Grund (unten: dZ) bezieht sich auf die untere Kante des Rezeptors:

Weitere Eingaben:

• Im Gewächshaus-Modus zeigt der Rezeptor nicht in eine spezielle Richtung, sondern es wird angenommen, dass seine Ausrichtung der Sonne folgt, so dass er Beschattung aus allen Richtungen registriert. Dies kann nützlich sein, wenn die tatsächlichen Eigenschaften des Rezeptors nicht bekannt sind, wenn die kumulative Belastung durch alle WEA in unterschiedlichen Richtungen berechnet werden soll oder wenn es sich bei der zu betrachtenden Fläche um ein Gewächshaus oder etwas Ähnliches handelt.
• Azimut(winkel) von Süd, Winkel zwischen Südrichtung und Rezeptorfläche (Richtung Osten negativ, Richtung Westen positiv). Dieser Wert kann auch durch Verdrehen des Rezeptors auf der Karte geändert werden, dies ist häufig effizienter zum Anpassen des Azimutwinkels als ihn auszumessen und hier einzutragen. Diese Option entfällt bei Verwenden des Gewächshaus-Modus
• Höhe und Breite des Rezeptors
• Grundlinie, Höhe über Grund: Höhe der Grundlinie über der Geländeoberfläche. In vielen Fällen nimmt die Schattenmenge mit zunehmender Höhe ü.Gr. zu (vgl. hier). Sind Sichthindernisse involviert, nimmt die Schattenmenge mit der Höhe zu, wenn dadurch dem Hinderniseinfluss entkommen wird.
• Neigung der Rezeptorfläche gegenüber der Horizontalen (Ausrichtung normales Fenster 90°, Terrasse 0°)

Definieren über Eckpunkte:

Der Rezeptor ist rechteckig und die obere und untere Kante sind waagrecht. Es werden ein oder zwei Eckpunkt-Koordinatenpaare angegeben; je nachdem, welche Eckpunkte angegeben werden, sind evtl. noch weitere Eingaben zur Dimension notwendig:

• Wird nur eine Ecke definiert, wird zusätzlich die Höhe, Breite, Neigung und Ausrichtung des Rezeptors benötigt. Dies ist die Standardeinstellung (linke untere Ecke) (Abbildung unten links)
• Werden die beiden oberen oder die beiden unteren Ecken definiert, so werden zusätzlich Höhe und Neigung benötigt
• Werden die Ecken auf einer der beiden Seiten definiert, so werden zusätzlich die Breite und die Ausrichtung benötigt
• Werden zwei diagonal gegenüberliegende Ecken definiert, so werden keine zusätzlichen Informationen benötigt (Abbildung unten rechts)

Um zwischen den Eingabemöglichkeiten zu wechseln, löschen Sie zunächst die Häkchen bei Angaben, die nicht gemacht werden sollen. Die benötigten Eingabefelder werden dann automatisch verfügbar.

Wurden alle benötigten Eingaben gemacht, so können die fehlenden Eingaben mit Ausfüllen ergänzt werden. Dies ist für die Programmfunktion nicht notwendig.

Wenn die angegebenen Informationen nicht ausreichen, um die Lage des Rezeptors zu bestimmen, erscheint ein roter Schriftzug Fehlende Einst.

Tipp: Die Option Definieren über Eckpunkte kann zusammen mit Kontrollpunkten und Excel verwendet werden, um die Breite einer Fassade zu messen und als Schattenrezeptor einzugeben. Dazu markieren Sie die Ecken der Fassade mit zwei Kontrollpunkten. Kopieren Sie diese und fügen Sie sie in Excel ein:

Deaktivieren Sie in der Schattenrezeptor-Eingabemaske das Häkchen Breite des Rezeptors, können Sie die beiden unteren Ecken über die Koordinaten definieren. Fügen Sie die beiden Koordinatenpaare nacheinander mit Rechtsklick ein. Dabei können der Rechts- und Hochwert mit einer Aktion eingefügt werden:

Definieren auf Karte:

Es können Rechtecke oder Polygone auf der Karte definiert werden. Diese haben stets dasselbe Gefälle wie das Gelände. Diese Option wird normalerweise für Gärten oder Hofbereiche verwendet.

Wählen Sie zunächst die Form [Rechteck oder Unregelm. Form (Polygon)] und klicken Sie dann auf Bearb. (E). Die Karte öffnet sich. Wurde Rechteck gewählt, so erscheint ein Rechteck, dessen Dimensionen verändert werden können (Eckpunkte drehen, Punkte auf Kanten ändern Größe):

Wurde Unregelm. Form gewählt, so können die Eckpunkte verschoben werden und es können zusätzliche Punkte via Rechtsklick eingefügt werden:

Schließen Sie die Bearbeitung mit Ok im schwebenden Fenster ab. Die Koordinaten werden in das Schattenrezeptor-Fenster übernommen.

Höhe über Bodenniveau: Gibt an, welche Höhe über Grund betrachtet werden soll. Eine Höhe von 0,0 m entspricht der Geländeoberfläche. Soll stattdessen Augenhöhe verwendet werden, empfehlen sich Werte ab 1,5 m. In vielen Fällen nimmt die Schattenmenge mit zunehmender Höhe ü.Gr. zu (vgl. hier). Sind Sichthindernisse involviert, nimmt die Schattenmenge mit der Höhe zu, wenn dadurch dem Hinderniseinfluss entkommen wird.

Wenn Sie die Standardeigenschaften von neu platzierten Schattenrezeptoren festlegen möchten, verwenden Sie die Schaltfläche "Als Standard speichern".

Register Blendung

Für Blendungsberechnung nutzen: Ist dieses Häkchen gesetzt, kann der Rezeptor für die Blendungsberechnung im Modul GLARE verwendet werden.

Azimut von Süd im UZS (Uhrzeigersinn) [°]: Definiert die Richtung des Blendungsrezeptors. Wenn das Häkchen gleich für Beschattung und Blendung aktiviert ist, wird diese Angabe für Schatten- und Blendungsrezeptor synchronisiert.

Höhe über Grund [m]: Höhe des Blendrezeptors über Grund.

Gesichtsfeld [°]: Definiert den Bereich um die Richtung des Rezeptors (Azimut von Süd im UZS), aus dem Blendung berücksichtigt wird. In Frankreich wird beispielsweise Blendung in einem Winkel von +/- 30° betrachtet; dies entspricht einem Gesichtsfeld von 60°.

Symbol für Blendungsrezeptor auf der Karte

Der Rezeptor kann sowohl für die Schatten- als auch für die Blendungsberechnung oder für eine dieser beiden Berechnungen separat verwendet werden. Wenn er für beides verwendet wird und die Winkel nicht synchronisiert sind, wird die Ausrichtung auf der Karte durch die Einstellungen für den Schattenrezeptor gesteuert. Dennoch ist es möglich, die Ausrichtung und den Blickwinkel des Blendungsrezeptors zu sehen, wenn man ihn anklickt. Das Gesichtsfeld für die Blendung wird entsprechend der Parameter Azimut von Süd im UZS und Gesichtsfeld dargestellt.

Beispiel: Rezeptor für Schatten und Blendung.

Für die Schattenberechnung: Grad von Süden im Uhrzeigersinn: 180°

Zur Blendungsberechnung: Grad von Süden im Uhrzeigersinn: 60°, Blickwinkel: 60°

Wenn der Rezeptor ausgewählt wird, wird er wie folgt dargestellt:

Register Position

Die Z-Koordinate (Höhe der Geländeoberfläche über NN) für den Schattenrezeptor ist wichtig, weil für die Berechnung die unterschiedlichen Niveauhöhen der WEA und der Rezeptoren berücksichtigt werden. Wenn Sie ein digitales Geländemodell (DGM) verwenden, dann kann die Höhe auch automatisch von WindPRO ermittelt werden. Dazu aktivieren Sie das Kästchen Automatisch von DGM.

Wenn Sie kein Digitales Geländemodell verwenden, müssen Sie Sie die tatsächliche Geländehöhe manuell angeben.

Sehr große Rezeptoren

Der Berechnungsmodus für Rezeptoren orientiert sich an Fenstern, funktioniert jedoch auch für größere Flächen, z.B. Gärten, Stadtplätze oder Photovoltaikanlagen.

Es sollte vermieden werden, Rezeptoren mit einer Kantenlänge größer als 4xRotordurchmesser der WEA zu verwenden. Wenn der Rezeptor weniger als 2xGesamthöhe der WEA vom WEA-Fuß entfernt ist, sollte die Kantenlänge 2xRotordurchmesser der WEA nicht unterschreiten.

SHADOW-Berechnung

Dieses Kapitel behandelt nur die Eingaben im Berechnungsmodul. Für Berechnungsvoraussetzungen und einen Überblick über den gesamten Berechnungsablauf siehe SHADOW-Überblick.

Anmerkung: Bitte vergewissern Sie sich, dass im Projekt die Zeitzone korrekt gesetzt ist. Dies ist für eine korrekte Schattenwurfberechnung unerlässlich:

Projekteigenschaften → Register Projekt und Standort → Zeitzone 

Zum Start der Berechnung wählen Sie das Modul SHADOW auf dem Menüband Umwelt & Visualisierung aus:

Wenn der Balken unter dem SHADOW-Icon grün ist, so ist das Modul lizenziert und kann in vollem Umfang genutzt werden. Ist er gelb, kann das Modul lediglich im Demo-Modus verwendet werden, d.h. die Benutzeroberfläche kann erforscht werden, es können jedoch keine Berechnungen durchgeführt werden.

Register Hauptteil

Hier wird ausgewählt, welcher Typ von Berechnung durchgeführt werden soll:

• Schatten an Rezeptoren, mit oder ohne Schattenabschaltung und/oder
• Schattenkarte

Standardeinstellung ist die Berechnung der Astronomisch maximal möglichen Beschattungsdauer an Rezeptoren. Zusätzliche Berechnungsoptionen werden weiter unten erläutert.

Rezeptoren- und Kartenberechnung können in derselben Berechnung oder in getrennten Berechnungen durchgeführt werden. Werden in einer Berechnung Einstellungen zur Schattenabschaltung einzelner WEA getroffen, kann jedoch in derselben Berechnung keine Schattenkarte berechnet werden.

Meteorologisch wahrscheinliche Beschattung auf Basis von Statistiken: Aktiviert ein zusätzliches Register Statistische Daten, auf dem monatliche Sonnenscheinwahrscheinlichkeiten und Winddaten angegeben werden können. Die ausgegebenen Beschattungsdauern werden um entsprechende Faktoren reduziert.

Meteorologisch wahrscheinliche Beschattung auf Basis von Zeitreihe (Experimentell): Aktiviert ein zusätzliches Register Zeitreihe, auf dem eine Zeitreihe mit einem Sonnenscheinsignal verknüpft werden kann. Meteorologisch wahrscheinliche Beschattungsdauern werden dann anhand der tatsächlichen Sonnenscheindauern in der Referenzperiode, die durch die Zeitreihe abgedeckt ist, ermittelt.

Schattenkarte: siehe Register Schattenkarte.

Schattenabschaltung: Eine Schattenabschaltung wird häufig behördlicherseits angeordnet oder vom Betreiber freiwillig implementiert, um benachbarte Gebäude vor den sich bewegenden Rotorschatten zu schützen. Ist dieses Häkchen gesetzt, erscheint ein weiteres Register, auf dem definiert werden kann, welche WEA wann abgeschaltet werden:

• Nach Abschaltplan (siehe Register Abschaltplan): Abschaltperioden werden als Tabelle angegeben (manuelle Eingabe oder Import aus Tabellenprogramm)
• Nach WEA/Rezeptor-Kombination (siehe Register Abschaltung WEA@Rezeptor): Diese Option ist nur beim neu berechnen von zuvor bereits durchgeführten Berechnungen verfügbar. Es wird angegeben, dass bestimmte WEA abgeschaltet werden, wenn sie bestimmte Rezeptoren beschatten würden.

Erweiterte Einstellungen

Markieren dieser Option eröffnet die folgenden weiteren Optionen:

Die gezeigten Einstellungen entsprechen dem üblichen Standard, d.h. die Reichweite des WEA-Schattens wird anhand der Daten zur Blattgeometrie aus dem WEA-Katalog berechnet. Sind im WEA-Katalog keine Daten angegeben, wird ein worst-case-Wert von 2500m angenommen. Dieser deckt auch große WEA-Typen ab – sind alle verwendeten WEA ohne Rotorblattdaten kleiner, kann der Wert reduziert werden. Anhaltswerte sind: bis 50 m Rotordurchmesser: 1000 m; bis 70 m Rotordurchmesser: 1500 m; bis 100 m Rotordurchmesser: 2000 m; darüber: 2500 m.

Jenseits der berechneten oder angegebenen Reichweite wird der Schattenwurf einer WEA als nicht mehr relevant betrachtet. Die Reichweite ist ein Absolutes Abstandskriterium, das als Kreis um die WEA vorgestellt werden kann, innerhalb dessen die anhand des Sonnenstands berechnete Beschattungsdauer voll wirksam ist, jenseits dessen aber kein Schatten mehr auftritt.

Steht die Sonne weniger als 3° über dem Horizont, wird der daraus resultierende Schatten aufgrund der Brechung und der Trübung der Atmosphäre als nicht relevant betrachtet. Dieser Wert kann zur besseren Berücksichtigung lokaler Verhältnisse angepasst werden. Bezugspunkt für die Berechnung des Winkels ist die Mitte der Sonnenscheibe.

Unter Referenzjahr wählen kann, wenn dies verlangt wird, der Schattenkalender für ein spezielles Jahr ausgegeben werden. Wird kein spezielles Jahr gewählt, zeigt der Kalender das Referenzjahr 1981.

Register WEA

Wählen Sie im oberen Fenster die Layer, auf denen WEA liegen, die in der Berechnung berücksichtigt werden sollen. Es werden alle WEA aus den gewählten Layern verwendet, es sei denn, es werden die Kästchen vor Neue WEA und/oder Existierende WEA gelöscht – dann erscheint darunter eine WEA-Auswahlliste, in der Sie für beide Kategorien - neue sowie existierende WEA - jede einzelne WEA für die Berechnung ein- und ausschließen können.

Register Rezeptoren

Hier können, analog zur WEA-Auswahl, die zu verwendenden Rezeptoren ausgewählt werden. Dieses Register erscheint nur, wenn auf dem Register Hauptteil die Berechnung für Rezeptoren aktiviert ist.

Register Sichtbarkeit

Mit jeder SHADOW-Berechnung wird eine vereinfachte Sichtbarkeitsberechnung durchgeführt, die überprüft, ob eine Sichtbeziehung zwischen WEA und Rezeptor besteht. Diese Berechnung wird mit einer Rasterauflösung von 1 m horizontal durchgeführt und kann bei vielen WEA und Immissionsorten relativ zeitaufwändig sein. Wenn Sie sicher sind, dass Hindernisse am Standort nicht relevant sind, können Sie die Sichtbarkeitsberechnung deaktivieren.

Ansonsten werden für die Ermittlung der Sichtbeziehung folgende Eingangsdaten berücksichtigt:

• Orographie (via Linien-Objekt oder Höhenraster-Objekt), umgerechnet in ein Rastermodell mit 1 m Auflösung.
• Hindernisse (via Areal-Objekt mit Zweck: ZVI und/oder Hindernis-Objekt mit Porosität zwischen 0 und 0,3 [einschließlich]), die als zusätzliche Höhen auf das gerasterte Orographiemodell aufgebracht werden; dabei wird das Originalraster nicht verändert.

Die Verwendung von Areal-Objekten und Hindernissen kann getrennt angewählt werden. Für die Areal-Objekte kann eine Unterauswahl nach spezifischen Areal-Objekten erfolgen. Ist das Häkchen bei Hindernisse gesetzt, werden grundsätzlich alle Hindernisse, die die Porositätsvoraussetzung 0 - 0,3 erfüllen, verwendet. Die Layerauswahlen auf den Registern WEA und Rezeptoren spielen hierbei keine Rolle.

Für Rezeptoren wird die Sichtbeziehung von der Mitte des Rasterpunkts, in dem der Rezeptor liegt, in Höhe des höchsten Punktes (Fensteroberkante), bzw. bei Flächen aus der Höhe über Grund ermittelt. Für Schattenkarten wird die auf diesem Register angegebene Augenhöhe verwendet (sofern dies auf Register Schattenkarte gewählt ist). Besteht von dort aus eine vom kombinierten Orographie+Hindernis-Rastermodell ungestörte Sichtbeziehung mindestens zur oberen Blattspitze einer WEA, wird diese WEA am Rezeptor als "sichtbar" betrachtet und ihr Schattenwurf wird dort in vollem Umfang berücksichtigt.

(Hier klicken für Versionen vor windPRO 3.2)

• Orographie (via Linien-Objekt oder Höhenraster-Objekt), umgerechnet in ein Rastermodell mit der auf dem Register ZVI angegebenen Auflösung [m]
• Hindernisse (via Areal-Objekt mit Zweck: ZVI und/oder Hindernis-Objekt mit Porosität zwischen 0 und 0,3 [einschließlich]), die als zusätzliche Höhen auf das gerasterte Orographiemodell aufgebracht werden; dabei wird das Originalraster nicht verändert.

Die Verwendung von Areal-Objekten und Hindernissen kann getrennt angewählt werden. Die Orographie wird immer berücksichtigt.

Die Sichtbeziehung wird von der Mitte des Rasterpunkts, in dem der Rezeptor liegt, in der auf dem Register ZVI genannten Augenhöhe aus ermittelt. Besteht von dort aus eine vom kombinierten Orographie+Hindernis-Rastermodell ungestörte Sichtbeziehung mindestens zur oberen Blattspitze einer WEA besteht, wird diese WEA am Rezeptor als "sichtbar" betrachtet und ihr Schattenwurf wird dort in vollem Umfang berücksichtigt. Der ZVI-Berechnungsmodus ist geeignet, um bei Berechnungen in kleinen Maßstäben die Sichtbarkeit einer WEA hinreichend genau zu ermitteln. Werden kleinteilige räumliche Situationen berechnet oder sehr exakte Ergebnisse benötigt, sollten Sie sich einiger wichtiger Beschränkungen bewusst sein:

• Die Sichtbeziehung wird nicht für die tatsächliche Position und Größe des Rezeptors berechnet, sondern für die nächstgelegene Rasterposition und die auf dem Register ZVI angegebene Höhe über Grund (Standardwert 1,5 m)
• Die Sichtbeziehung wird auf Basis eines Rastermodells des Geländes und der Hindernisse (Hindernis- oder Areal-Objekte) berechnet. Hindernisse, die kleiner als die auf dem Register ZVI angegebene Rasterweite sind, werden ggf. nicht berücksichtigt (abhängig von ihrer Position zum Raster). Für kleinteilige Situationen sollte die Auflösung auf angemessene niedrige Werte (z.B. 0,5 m) gesetzt werden.
  
  

Der ZVI-Berechnungsmodus ist geeignet, um bei Berechnungen in kleinen Maßstäben die Sichtbarkeit einer WEA hinreichend genau zu ermitteln. Werden kleinteilige räumliche Situationen berechnet oder sehr exakte Ergebnisse benötigt, sollten Sie sich einiger wichtiger Beschränkungen bewusst sein:

• Bei der Rezeptor-Berechnung wird die Sichtbeziehung nicht für die tatsächliche Position und Größe des Rezeptors berechnet, sondern für die nächstgelegene Rasterposition im 1m-Raster und die definierte Höhe über Grund.
• Die Sichtbeziehung wird auf Basis eines Rastermodells des Geländes und der Hindernisse (Hindernis- oder Areal-Objekte) berechnet. Bei der Berechnung von Schattenkarten werden Hindernisse, die kleiner als die auf dem Register Schattenkarte|Auflösung angegebene Rasterweite sind ("Raster Sichtbarkeitsberechnung"), ggf. nicht berücksichtigt (abhängig von ihrer Position zum Raster). Für kleinteilige Situationen sollte die Auflösung auf angemessene niedrige Werte (z.B. 1 m) gesetzt werden.
• Eine WEA wird aus Sicht des Rezeptors nur als "sichtbar" oder "nicht sichtbar" betrachtet. Es ist nicht möglich, auf Teilverdeckungen einzugehen, z.B. wenn nur das obere Drittel der Rotorkreisfläche sichtbar ist.

Die Option Erhöhter Horizont sollte nur gewählt werden, wenn eine Situation wie in der rechten Grafik auf dem Register erwartet wird. Sie erhöht die Berechnungszeit massiv und reagiert sehr sensibel auf ungenaue Geländemodelle in der Umgebung des Immissionsorts.

Register Statistische Daten

Wenn auf dem Register Hauptteil bei einer der Berechnungsoptionen die Meteorologisch wahrscheinliche Beschattungsdauer auf Basis von Statistik ausgewählt wurde, erscheint dieses zusätzliche Register.

Windstille / Richtungsverteilung

Hier wird angegeben, wie viele Stunden die WEA pro Sektor und Jahr in Betrieb sind. Diese Angaben werden verwendet für die Berechnung der Stillstandszeiten sowie der Richtungsverteilung. Letztere ist relevant, da je nach Richtungsverteilung die WEA entweder frontal oder von der Seite besonnt werden kann und damit die Größe des Schattens an den Rezeptorpositionen variiert. Mit der Richtungsverteilung kann eine mittlere Schattengröße ermittelt werden.

Wurde eine Energieberechnung im selben Projekt durchgeführt, sind also entweder ein Meteo-Objekt oder ein Terraindatenobjekt und die nötigen Modullizenzen vorhanden, so kann dieses unter der Option Berechnen (erfordert Winddaten) ausgewählt werden, die Berechnung der Betriebsstunden wird dann im Rahmen der SHADOW-Berechnung durchgeführt. In diesem Fall ist es auch möglich, eine Startwindgeschwindigkeit anzugeben. Dies ist dann sinnvoll, wenn die WEA schon zu drehen (und damit Beschattung zu erzeugen) beginnt, bevor die Leistungskennlinie einsetzt ("idling").

Der Menüpunkt Manuelle Eingabe, Sektorweise erwartet Eingaben in Stunden pro Sektor. Diese Information erscheint in jeder Energieberechnung auf dem Bericht Produktionsanalyse und kann von dort übernommen werden.

Über Laden kann eine vorher definierte Verteilung geladen, über Speichern entsprechend eine eingebene Verteilung für spätere Berechnungen gespeichert werden.

Liegen lediglich sektorweise A- und k-Parameter vor, so können diese zur manuellen Berechnung der Betriebsstunden verwendet werden:

t = e^-((v_ein / A) ^ k) x 8760h

mit t = Betriebsstunden

v_ein = Einschaltwindgeschwindigkeit der WEA

Die so ermittelten Betriebsstunden werden dann über die Windrichtungsverteilung auf die Sektoren aufgeteilt.

Achtung:

• Es wird in einer Berechnung lediglich eine Ein- und Ausschaltwindgeschwindigkeit verwendet. Kommen in einer Berechnung unterschiedliche WEA-Typen mit unterschiedlichen Ein- bzw. Ausschaltwindgeschwindigkeiten vor, so wird eine Mittelung über alle WEA durchgeführt (sofern keine benutzerdefinierte Startwindgeschwindigkeit verwendet wird).
• Für die Berechnung der Schattengröße aus der Windrichtung wird immer die Sektormitte angenommen. Wird nur ein Sektor verwendet, so ist dies Wind aus Richtung 0° (Nord)! Gibt es mehr als einen Sektor, entspricht die Sektorbreite 360°/Sektoranzahl und der erste Sektor ist auf Nord zentriert.

Zur Simulation einer gleichförmigen Windverteilung über alle Sektoren, teilen Sie die gesamte Anzahl der Betriebsstunden durch die Sektoranzahl und tragen dieses Ergebnis bei jedem Sektor ein.

Wenn Sie simulieren möchten, dass die WEA immer in einer festen Richtung steht, setzen Sie in dem relevanten Sektor 8760 Betriebsstunden ein und in allen anderen Sektoren 0.

Über Nicht berücksichtigen wird keine Reduktion der Beschattungsdauer aufgrund Stillstand oder (un)günstiger Ausrichtung der WEA vorgenommen.

Monatliche Sonnenscheinwahrscheinlichkeit

Die windPRO-Installation schließt eine Datenbank von etwa 700 Klimastationen weltweit mit Daten zur Sonnenscheinwahrscheinlichkeit ein (Quelle: WRDC - http://wrdc.mgo.rssi.ru/wrdc_en.htm). Automatisch wird von windPRO die nächstgelegene Station ausgewählt. Die Auswahl kann über den Knopf Station aus Datenbank | Auswählen eingesehen und geändert werden. Dies ist z.B. sinnvoll, wenn die ausgewählte Station sich trotz Nähe klimatisch deutlich vom Standort unterscheidet (z.B. Küstenstandort / Inselstation).

Im Auswahlfenster werden die 20 nächstgelegenen Stationen angezeigt. Wird eine Station angeklickt, so werden links unten die Stationsdaten angezeigt, u.a. auch der Zeitraum, für den Sonnenscheinwahrscheinlichkeiten vorliegen.

Sollen eigene Quellen zur Sonnenscheinwahrscheinlichkeit verwendet werden, können diese Daten über die Option Manuelle Eingabe von | S bzw. S/S₀ manuell eingegeben werden. Eine alternative Quelle ist z.B. die Internet-Datenbank www.satel-light.com.

Der Parameter S bezeichnet die mittlere Anzahl der Sonnenscheinstunden in einem Monat. S kann zwischen 0 und 24 (Extremwerte für Polgebiete) schwanken.

Der Parameter S/S₀ bezeichnet dagegen den Anteil der Sonnenscheinstunden an den Gesamt-Tagesstunden des Monats (jeweils zwischen Sonnenauf- und Sonnenuntergang); er bewegt sich zwischen 0 und 1; übliche Werte für Mitteleuropa liegen im Winter etwa zwischen 0,1 und 0,15 und im Sommer um 0,5.

Register Zeitreihe

Wenn auf dem Register Hauptteil die Berechnungsoption die Meteorologisch wahrscheinliche Beschattungsdauer auf Basis von Zeitreihe (experimentell) ausgewählt wurde, erscheint dieses Register:

Hier können Sonnenschein- und Wind-Zeitreihen angegeben werden, anhand derer ermittelt werden kann, wie viel Beschattung tatsächlich im Referenzjahr zu verzeichnen war. Diese Option ist derzeit noch experimentell.

Die Auswahl der Zeitreihe erfolgt über die beiden Menüs am oberen Rand des Fensters. Es kann entweder eine *.wti-Datei ausgewählt werden (siehe Kapitel Meteo-Analyzer) oder eine normale Zeitreihe in einem Meteo-Objekt. Bei beiden Optionen müssen in derselben Zeitreihe sowohl Wind- als auch Sonnenscheindaten vorhanden sein, wobei die Sonnenscheindaten entweder als Strahlung oder als Wolkenbedeckung vorliegen können. Über den Ansicht-Knopf kann eine Übersicht über die Zeitreihe angezeigt werden, z.B. um zu prüfen, ob alle benötigten Signale vorhanden sind und wie die Verfügbarkeit der Daten ist.

Darunter wird angegeben, ab welchem Zeitpunkt die Zeitreihe verwendet wird, Standardwert ist der Anfang der Zeitreihe. Dahinter wird angegeben, welchem Signal der Zeitreihe entnommen wird, ob die Sonne scheint oder nicht, sowie bei welchem Signalwert Sonnenschein angenommen wird.

Die Zeitreihe gibt die relative Variation der Windgeschwindigkeit während des Zeitraums an. Da sie nicht notwendigerweise am Standort gemessen wurde, muss sie durch Eingabe einer mittleren Windgeschwindigkeit der WEA auf diese skaliert werden.

Weiterhin kann die Windgeschwindigkeit definiert werden, ab der die Windenergieanlage sich dreht, wenn diese von der Startwindgeschwindigkeit der Leistungskennlinie abweicht.

Register Schattenkarte

Ist auf dem Register Hauptteil ausgewählt, dass eine Schattenwurfkarte berechnet werden soll, so erscheint dieses Register Schattenkarte.

Eine Schattenkarte wird stets für einen festen zu definierenden Bereich um den Standort erzeugt. Auf dieser Fläche wird für jeden Rasterpunkt eine Berechnung der Schattenwurfdauer angestellt. Dabei wird ein Rezeptor in der Mitte des Rasterpunkts angenommen, der 1 m x 1 m groß ist, horizontal ausgerichtet ist und in der Höhe über dem Grund liegt, die auf dem Register ZVI angegeben ist.

Da diese Berechnung in der Regel für sehr viele Rasterpunkte durchgeführt werden muss, wird die zeitliche Auflösung der Berechnung reduziert, so dass der Schattenwurf nicht für jede Minute jedes Tages berechnet wird. Aus diesem Grund kann es kleine Abweichungen zwischen der Schattenkarte und den als Schattenrezeptor definierten Punkten geben.

Die Schattenkarte kann entweder als Karte der astronomisch maximal möglichen oder der meteorologisch wahrscheinlichen Beschattungsdauer berechnet werden. Wird die meteorologisch wahrscheinliche Beschattung ausgewählt, müssen wie oben dargestellt die statistischen Daten angegeben werden.

Im oberen Bereich wird die Größe der Karte definiert – am einfachsten über die Weltkugel-Schaltfläche und eine grafische Auswahl auf der Hintergrundkarte. Bezüglich des Höhenniveaus der Karte kann entweder eine konstante Höhe ausgewählt werden, oder, was die bevorzugte Option ist, es können die Höhen des digitalen Geländemodells verwendet werden. Diese werden dann um einen Wert beaufschlagt, der auf dem Register ZVI angegeben wird (Standard 1,5 m). Dies hat den Hintergrund, dass in der Regel die Belastung in Augenhöhe interessiert und nicht die auf Bodenniveau.

Die Berechnung der Schattenkarte kann sehr zeitaufwändig sein. Der Sonnenverlauf eines kompletten Jahres wird für jeden Rasterpunkt simuliert, wobei durch die Einstellungen Grob, Normal und Fein ausgewählt werden können. Diese beziehen sich einerseits auf das räumliche Raster, andererseits aber auch auf die zeitliche Auflösung der Simulation. So wird z.B. bei der Einstellung Grob nur jeder 14. Tag und jede 4. Minute des Tages simuliert. Über den Bearb.-Knopf können alle Auflösungsparameter manuell gesetzt werden. Eine Berechnung im Modus Grob dauert normalerweise Sekunden bis Minuten, wogegen eine Feine Berechnung mehrere Minuten bis Stunden dauern kann.

In der Tabelle darunter kann ausgewählt werden, welche Karten im Bericht dargestellt werden, und zwar einerseits für die drei Parameter Stunden/Jahr, Schattentage/Jahr und Max. Minuten an einem Tag, andererseits für die Astronomisch maximal mögliche und die Meteorologisch wahrscheinliche Beschattung. Die Berechnungsoption, die auf dem Register Hauptteil ausgewählt ist, wird mit weißen Feldern dargestellt und kann ausgewählt werden. Die anderen Zeilen werden in Grau dargestellt, für diese können lediglich die Legendeneinstellungen zum Zweck der Definition eines Länderstandards oder einer Vorlage (siehe Knöpfe im unteren Bereich des Fensters) editiert werden.

Prinzipiell stehen in jeder Zeile drei Darstellungsoptionen zur Verfügung:

• Linien, was einen Bericht mit Linien gleicher Beschattungsdauer erstellt
• Raster, was das Berechnungsergebnis in Rasterform als Bericht darstellt, und
• Raster in Ergebnislayer, was ein Ergebnislayer auf der Arbeitskarte mit dem berechneten Beschattungsraster erzeugt.

Unter den Bearb.-Knöpfen sind die Legendeneinstellungen für die jeweiligen Darstellungen zugänglich.

Nach den Legendendefinitionen besteht auf dem Schattenkarte-Register die Möglichkeit, die Gesamtheit der Einstellungen als Vorlage abzuspeichern oder sogar zum Länderstandard für das aktuelle Land zu machen (Speichern als bzw. Als Standard für Land speichern), so dass in Zukunft keine manuelle Anpassung mehr vorgenommen werden muss.

Register Abschaltplan

Dieses Register erscheint, wenn auf dem Register Hauptteil die Option Schattenabschaltung → Nach Abschaltplan gewählt ist.

Der Abschaltplan verlangt eine Angabe der WEA, die abgeschaltet werden soll, sowie des Anfangs- und Endzeitpunkts der Abschaltung. Wenn der Abschaltplan nicht manuell erstellt werden soll (via Zeile hinzuf/Entfernen) kann er über den Knopf Einfügen aus der Zwischenablage eingefügt werden. Hierbei können verschiedene Formate verwendet werden (siehe Screenshot oben).

Typischerweise würde die Option Abschaltplan in der Form angewandt, dass zunächst eine SHADOW-Berechnung ohne Abschaltplan durchgeführt wird. Dann können aus dieser Berechnung die Beschattungszeiten extrahiert werden, z.B. über den Ergebnis-in-Datei-Export des Ergebnisses "Periods per WTG". Dieses kann direkt über die Zwischenablage in eine neue Berechnung auf dem Register Abschaltplan über die Schaltfläche Einfügen eingefügt werden, wenn alle Schattenereignisse per Abschaltung verhindert werden sollen.

Soll nur zu einigen Zeiten abgeschaltet werden, können zuvor in einem Zwischenschritt die Abschaltzeiten außerhalb von windPRO (z.B. Excel) noch eingeschränkt werden, z.B. weil bestimmte Punkte zu bestimmten Tageszeiten nicht schutzbedürftig sind oder weil zulässige Beschattungszeiten ausgenutzt werden sollen.

Register Abschaltung WEA@Rezeptor

Diese Option ist nur verfügbar bei Neuberechnung von zuvor bereits durchgeführten Berechnungen.

Dieses Register erscheint, wenn auf dem Register Hauptteil die Option Schattenabschaltung → Nach WEA/Rezeptor-Kombination gewählt ist.

Die Zeilen enthalten die WEA, die Spalten die Rezeptoren, so dass es für jede WEA-Rezeptor-Beziehung ein Tabellenfeld gibt, in dem die Schattenbelastung des Rezeptors durch die spezifische WEA dargestellt ist. Mit dem Ankreuzfeld daneben kann bestimmt werden, dass die WEA zu den Zeiten, zu denen diese Beschattung entsteht, durch eine Abschaltung stillgelegt werden soll.

Die Summenzeile zeigt die Menge der verbleibenden Beschattung für den Rezeptor. So kann sich der Einhaltung von bestimmten zulässigen Beschattungszeiten einfach angenähert werden.

Über die Art der Beschattung (Astron.max.mögl./Met.wahrsch) sowie die Optionen unter Anzeigen (Schattenstunden/Jahr, Schattentage/Jahr, Max. Schattenstunden/Tag) kann gewählt werden, welche Beschattungszeiten in der Tabelle angezeigt werden, wobei die meteorologisch wahrscheinliche Beschattungsdauer nur angezeigt wird, wenn diese auch in der zugrunde liegenden Berechnung ermittelt wurde.

Die Option Summe aktualisieren ist standardmäßig ausgewählt. Deaktivieren Sie diese bei sehr großen Windfarmen / großen Mengen an Rezeptoren, wenn Sie feststellen, dass die Summenbildung den Rechner ausbremst

Hintergrund der Summenbildung

Es handelt sich nicht um eine einfache Addition der Zeiten darüber, sondern es müssen Zeiträume berücksichtigt werden, zu denen ein Rezeptor von mehreren WEA gleichzeitig beschattet wird. Weiterhin kann es sein, dass die Abschaltung einer WEA mit Bezug auf einen bestimmten Rezeptor auch Auswirkungen auf weitere Rezeptoren hat, wenn sich die Beschattungszeiten überschneiden. Insgesamt ist dies recht rechenintensiv. Auch können die beschriebenen Situationen dazu führen, dass eine vorgenommene Abschaltung sich nicht in erwartetem Maße in der Summe niederschlägt - wenn nämlich zu den Abschaltzeiten eine andere, nicht abgeschaltete WEA trotzdem Beschattung verursacht.

Start der Berechnung

Wenn Sie auf OK klicken erfolgt eine Abfrage, ob Sie die Berechnung sofort starten möchten oder nicht. Dies erlaubt Ihnen, eine Berechnung vorzubereiten und dann z.B. über Nacht laufen zu lassen. Die Berechnung kann je nach Auflösung und Umfang einige Zeit dauern. Da die Berechnung aber im Hintergrund abläuft, können Sie an einem anderen Teil des Projekts weiterarbeiten. Sie können die Berechnung aber auch vorzeitig abbrechen

Rechtsklick auf Berechnungsüberschrift → Stopp .

Wird eine Berechnung der meteorologisch wahrscheinlichen Beschattungsdauer gewünscht, müssen möglicherweise die Parameter einer WAsP-Berechnung akzeptiert oder Windscherungsdaten angegeben werden.

Ergebnisse

Nach Abschluss der Berechnung erscheint die Gliederung der Ergebnisse im Fenster des Projektmanagers:

Je nach Berechnungs-Einstellungen sind bis zu acht Teilergebnisse verfügbar.

Doppelklick auf einen Berichtsnamen zeigt den Bericht auf dem Bildschirm an. Mit Rechtsklick auf die Berechnungsüberschrift → Drucken/Ansicht/Darst.Optionen erscheint das folgende Fenster, in dem ausgewählt werden kann, welche Berichte dargestellt werden sollen und die Darstellungsoptionen für diese Berichte geändert werden können:

Setzen oder löschen Sie das Häkchen neben jedem Bericht, um ihn zu aktivieren oder zu deaktivieren. Wenn Sie auf den Berichtsnamen klicken (→ wird blau hervorgehoben), werden auf der rechten Seite eines oder mehrere Register mit Darstellungsoptionen angezeigt. Weitere Informationen zur Darstellung von Berichten siehe unter Darstellungsoptionen.

Wenn Beschattungskarten berechnet wurden, so erscheinen diese standardmäßig zusätzlich als Ergebnislayer auf der Karte. Wenn mehrere Karten berechnet wurden, werden Sie zunächst überlagert dargestellt; deaktivieren Sie alle bis auf eine, um die Ergebniskarten besser beurteilen zu können.

Hauptergebnis

Auflistung der Berechnungsgrundlage mit kleiner Kartenskizze mit eingezeichneten WEA und Schattenrezeptoren, tabellarische Darstellung der Daten von WEA und Schattenrezeptoren, Tabelle mit maximal möglicher jährlicher und täglicher Schattenwurfdauer sowie Zahl der Tage mit Schattenwurf für jeden Rezeptor, Tabelle mit dem von jeder WEA insgesamt an Rezeptoren verursachten Schattenwurf. Wenn Sie eine Berechnung für die meteorologisch wahrscheinliche Beschattungsdauer durchgeführt haben, werden zusätzlich noch diese sowie die sie bestimmenden Einflussfaktoren ausgegeben.

Wurde in der Berechnung eine Schattenabschaltung definiert, erscheinen zusätzliche Spalten, die die Reduktion und die vermiedene Beschattung ausweisen.

Kalender (nur bei Berechnung für Rezeptoren)

Für jeden Schatten-Rezeptor: Es kann zu jedem Rezeptor ein Kalender mit den folgenden Informationen ausgegeben werden:

• Sonnenauf- und -untergang für jeden Tag (in lokaler Zeit, d.h. unter Berücksichtigung der Zeitzone und der Sommerzeit
• Zeitpunkte des Anfangs und Endes sowie Dauer des möglichen Schattenwurfs
• Nummer der WEA, die bei Sonnenschein einen Schatten auf den Rezeptor wirft
• Gesamtdauer des möglichen Schattenwurfs in jedem Monat

Und weiterhin bei der Berechnung mit den realen Schattenwurfzeiten in jedem Monat:

• reale Gesamtdauer des möglichen Schattenwurfs und der monatlichen Reduktionsfaktoren

Anmerkung: Tritt an einem Rezeptor am selben Tag der Schattenwurf von mehreren WEA auf, so werden im Kalender immer die zeitlich erste und die letzte WEA angegeben.

Grafischer Kalender (nur bei Berechnung für Rezeptoren)

Zu jedem Rezeptor wird eine Grafik erzeugt, bei der die Tage des Jahres auf der x-Achse und die Stunden des Tages auf der y-Achse liegen. In dieser Grafik sind mit unterschiedlichen Farben die Zeiten markiert, an denen die unterschiedlichen WEA einen Schatten am Rezeptor erzeugen. Die Zeit des Sonnenauf- und -untergangs ist ebenfalls markiert. Der Gesamteindruck der Grafik ist außerordentlich übersichtlich, die Schatten der einzelnen WEA erscheinen als größere oder kleinere farbige Flecken, die sofort den Jahres- und Tageszeiten zugeordnet werden können. Auch Überschneidungen von Beschattungszeiten unterschiedlicher WEA lassen sich anschaulich erkennen. Beachten Sie, dass die Darstellungsoptionen es erlauben, jeden grafischen Kalender auf einer eigenen Seite darzustellen.

Kalender pro WEA

Ähnlich dem normalen Kalender, jedoch pro WEA ein Kalender, der die Schattenwurfzeiten der WEA an allen Rezeptoren angibt. Dieser Kalender kann bei der Programmierung von Abschaltautomatiken hilfreich sein.

Grafischer Kalender pro WEA

Wie der Rezeptor-Kalender, nur pro WEA anstatt pro IP.

Schattenabschaltung: WEA-Abschaltkalender (nur bei Berechnung mit Schattenabschaltung)

Darstellung der Abschaltzeiten für jede WEA (eine oder zwei Seiten pro WEA).

Schattenabschaltung: WEA-/Rezeptor-Tabelle (nur bei Berechnung mit Abschaltung pro WEA/Rezeptor-Kombination)

Matrix der WEA-/Rezeptor-Beziehungen mit Markierung der Beziehungen, bei denen der die Beschattung des Rezeptors durch eine Abschaltung der entsprechenden WEA unterbunden wird.

Karte

Darstellung der platzierten Windenergieanlagen, Schatten-Rezeptoren sowie der Linien gleicher Schattenwurfdauer (worst case oder realitätsnah) im Jahr auf einer Karte. Die Schatten-Isolinien erscheinen nur, wenn in den Berechnungseinstellungen die Berechnung der Linien aktiviert wurde!

Werden die Darstellungsoptionen für das Ergebnis Karte ausgewählt, kann im unteren Bereich des Registers Karte rechts ausgewählt werden, welche Linien bzw. Raster angezeigt werden sollen (Diese Option ist nur verfügbar, wenn in der SHADOW-Berechnung die Berechnung einer Karte ausgewählt wurde). Durch die kleinen Zahnrad-Schaltflächen neben jeder Zeile sind die Legendenoptionen zugänglich:

Beispiel einer Beschattungskarte:

SHADOW-Ergebnisexport

Unter SHADOW-Ergebnisexport finden Sie eine detaillierte Beschreibung der exportierbaren Teilergebnisse.