Schallmatrix: Difference between revisions

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Eine Schallmatrix ist ein Betriebsplan für eine WEA, der ihr sagt, unter welchen Bedingungen sie abschalten oder die Leistung reduzieren muss, um die Immissionsrichtwerte einzuhalten. Die Schallmatrix ist Bestandteil der WEA-Steuerung, so dass die Anlage autonom auf Basis ihrer Sensorik Leistungsanpassungen vornehmen kann.  
Eine Schallmatrix ist ein Betriebsplan für eine WEA, der ihr sagt, unter welchen Bedingungen sie abschalten oder die Leistung reduzieren muss, um die Immissionsrichtwerte einzuhalten. Die Schallmatrix ist Bestandteil der WEA-Steuerung, so dass die Anlage autonom auf Basis ihrer Sensorik Leistungsanpassungen vornehmen kann.  
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=====Schallreduzierte Betriebsmodi=====
====Schallreduzierte Betriebsmodi====


Die meisten modernen WEA können für verschiedene Zwecke gedrosselt werden. Ein sehr häufiger Zweck ist die Reduzierung der Geräuschemissionen.
Die meisten modernen WEA können für verschiedene Zwecke gedrosselt werden. Ein sehr häufiger Zweck ist die Reduzierung der Geräuschemissionen.
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Der Datensatz Leistungs- und Schall-Paare verbindet nicht nur Schall- mit Leistungsdaten, sondern er erschafft auch eine Sortierung, in der der nicht-reduzierte Modus oben steht und der am stärksten reduzierte Modus unten. Anhand dieser Sortierung weiß windPRO, zu welchem Modus gewechselt werden muss, um die Schallemissionen sukzessive zu senken.
Der Datensatz '''Leistungs- und Schall-Paare''' verbindet nicht nur Schall- mit Leistungsdaten, sondern er erschafft auch eine Sortierung, in der der nicht-reduzierte Modus oben steht und der am stärksten reduzierte Modus unten. Anhand dieser Sortierung weiß windPRO, zu welchem Modus gewechselt werden muss, um die Schallemissionen sukzessive zu senken.
 


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Es ist nicht immer trivial, Leistungs- und Schallpaare zu erstellen. Der Hersteller der WEA bietet unter Umständen viele Betriebsarten an, die auf verschiedene Märkte und unterschiedliche Schallgesetzgebungen abzielen, und möglicherweise sind nicht alle davon für Sie verfügbar oder relevant. Leistungs- und Schallpaare werden daher im Allgemeinen nicht von EMD sondern durch die Anwendenden erstellt.  
Es ist nicht immer trivial, Leistungs- und Schallpaare zu erstellen. Der Hersteller der WEA bietet unter Umständen viele Betriebsarten an, die auf verschiedene Märkte und unterschiedliche Schallgesetzgebungen abzielen, und möglicherweise sind nicht alle davon für Sie verfügbar oder relevant. Leistungs- und Schallpaare werden daher im Allgemeinen nicht von EMD sondern durch die Anwendenden erstellt.  
Einzelheiten zur Erstellung und Verwendung von Leistungs- und Schallpaaren finden Sie in [[QUERVERWEIS]]
 
Einzelheiten zur Erstellung und Verwendung von Leistungs- und Schallpaaren finden Sie auf der Seite [[WEA-Katalog#Leistungs- & Schall-Paare|Leistungs- & Schall-Paare]].
 
Eine Alternative zur Verwendung von Leistungs- und Schallpaaren ist die Verwendung von PowerMatrix-Dateien. PowerMatrix-Dateien enthalten bereits kombinierte Leistungs- und Schallkurven.
Eine Alternative zur Verwendung von Leistungs- und Schallpaaren ist die Verwendung von PowerMatrix-Dateien. PowerMatrix-Dateien enthalten bereits kombinierte Leistungs- und Schallkurven.
Es muss darauf geachtet werden, welche Modi enthalten sind und in welcher Reihenfolge. Die PowerMatrix-Datei darf nur aus den für die Schallmatrix relevanten Modi bestehen, und sie müssen von Laut nach Leise geordnet sein. Das Mischen von Schallmodi mit und ohne Rotorblatt-Serrations ist daher in der Regel keine gute Idee.
Es muss darauf geachtet werden, welche Modi enthalten sind und in welcher Reihenfolge. Die PowerMatrix-Datei darf nur aus den für die Schallmatrix relevanten Modi bestehen, und sie müssen von Laut nach Leise geordnet sein. Das Mischen von Schallmodi mit und ohne Rotorblatt-Serrations ist daher in der Regel keine gute Idee.
Mehr zur PowerMatrix in [[Kapitel xxxxx]]


Technische Einschränkungen der Schallmatrix
Mehr zur PowerMatrix auf seite [[PowerMatrix (DE)|PowerMatrix]]
windPRO erlaubt eine sehr detaillierte Schallmatrix. Dies bedeutet aber nicht unbedingt, dass diese in Windenergieanlagen in gleicher Detailtiefe verwendet werden kann. Der WEA-Typ kann Einschränkungen haben, die die Schallmatrix einhalten muss. Möglicherweise ist nur eine bestimmte Anzahl von Betriebsmodi zulässig, oder die Klassen müssen eine Mindestgröße haben, oder einige Dimensionen sind überhaupt nicht verfügbar, weil die Turbine kein ausreichend zuverlässiges Signal hat, um den Betrieb danach zu steuern.  
 
Daher ist es unbedingt erforderlich, die Einschränkungen des WEA-Typs zu verstehen, bevor die Schallmatrix definiert wird.
 
====Technische Einschränkungen der Schallmatrix====
 
windPRO erlaubt eine sehr detaillierte Schallmatrix. Dies bedeutet aber nicht unbedingt, dass diese in Windenergieanlagen in gleicher Detailtiefe verwendet werden kann. Der tatsächliche WEA-Typ kann Einschränkungen haben, die die Schallmatrix einhalten muss. Möglicherweise ist nur eine bestimmte Anzahl von Betriebsmodi zulässig, oder die Klassen müssen eine Mindestgröße haben, oder einige Dimensionen sind überhaupt nicht verfügbar, weil die WEA kein ausreichend zuverlässiges Signal hat, um den Betrieb danach zu steuern.  
 
Es ist daher unbedingt erforderlich, die Einschränkungen des WEA-Typs zu verstehen, bevor die Schallmatrix definiert wird.
 
 
===Dimensionen===
====Die Rolle der Dimensionen====


Dimensionen
Die Rolle der Dimensionen
Dimensionen sind die Parameter, auf deren Basis die Windenergieanlagen im Betrieb reduziert werden können. windPRO erlaubt die folgenden Dimensionen:
Dimensionen sind die Parameter, auf deren Basis die Windenergieanlagen im Betrieb reduziert werden können. windPRO erlaubt die folgenden Dimensionen:
- Zeit
*Zeit
- Windgeschwindigkeit
*Windgeschwindigkeit
- Windrichtung
*Windrichtung
- Temperatur
*Temperatur
- Luftfeuchtigkeit
*Luftfeuchtigkeit
 
Sie werden als Dimensionen bezeichnet, weil sie in Kombination eine mehrdimensionale Matrix bilden.
Sie werden als Dimensionen bezeichnet, weil sie in Kombination eine mehrdimensionale Matrix bilden.
Die Verwendung von zwei Dimensionen, z. B. Windgeschwindigkeit und -richtung, bildet eine sehr einfache Matrix. Jede Zelle in der Matrix ist eine spezifische Kombination einer Windgeschwindigkeit mit einer Windrrichtung in Nabenhöhe der WEA, und jeder Zelle kann ein eigener Betriebsmodus zugewiesen werden. Im unten dargestellten Fall sind alle Zellen grün, was den nicht reduzierten Modus darstellt.
 
Die Verwendung von zwei Dimensionen, z. B. Windgeschwindigkeit und -richtung, bildet eine sehr einfache Matrix. Jede Zelle in der Matrix ist eine spezifische Kombination einer Windgeschwindigkeit mit einer Windrichtung in Nabenhöhe der WEA, und jeder Zelle kann ein eigener Betriebsmodus zugewiesen werden. Im unten dargestellten Fall sind alle Zellen grün, was den nicht reduzierten Modus darstellt.
 


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Wenn mehr als zwei Dimensionen aktiv sind, wird die Matrix sehr viel komplizierter. Wird der obigen Matrix die Temperatur als weitere Dimension hinzugefügt, enthält jede Kombination von Windgeschwindigkeit und Windrichtung mehrere eindeutige Klassen, nämlich die Kombination der WG und WR sowie die jeweiligen Temperaturen.
Wenn mehr als zwei Dimensionen aktiv sind, wird die Matrix sehr viel komplizierter. Wird der obigen Matrix die Temperatur als weitere Dimension hinzugefügt, enthält jede Kombination von Windgeschwindigkeit und Windrichtung mehrere eindeutige Klassen, nämlich die Kombination der WG und WR sowie die jeweiligen Temperaturen.
Wird eine Klasse in einer zweidimensionalen Ansicht auf einen anderen Betriebsmodus gesetzt, dann werden alle Unterklassen der Dimension (oder Dimensionen), die nicht in der Ansicht zu sehen sind, ebenfalls so gesetzt. Im Beispiel unten werden Kombinationen der Windgeschwindigkeiten von 3,5 bis 10,5 m/s und Windrichtungen von 75 bis 175 Grad als Schallmodus 1 gesetzt. Existiert eine zusätzliche Dimension für Temperaturen, so werden auch in diesen alle Klassen der jeweiligen WG/WR-Kombination auf Schallmodus 1 gesetzt.
Wird eine Klasse in einer zweidimensionalen Ansicht auf einen anderen Betriebsmodus gesetzt, dann werden alle Unterklassen der Dimension (oder Dimensionen), die nicht in der Ansicht zu sehen sind, ebenfalls so gesetzt. Im Beispiel unten werden Kombinationen der Windgeschwindigkeiten von 3,5 bis 10,5 m/s und Windrichtungen von 75 bis 175 Grad als Schallmodus 1 gesetzt. Existiert eine zusätzliche Dimension für Temperaturen, so werden auch in diesen alle Klassen der jeweiligen WG/WR-Kombination auf Schallmodus 1 gesetzt.


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Im nächsten Schritt setzen wir in der Windrichtungs-/Temperatur-Matrix die Zellen von 5 – 25°C auf Modus 2:
Im nächsten Schritt setzen wir in der Windrichtungs-/Temperatur-Matrix die Zellen von 5 – 25°C auf Modus 2:


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Alle Unterdimensionen in diesen Klassen sind nun auf den Modus 2 gesetzt, und da die Windgeschwindigkeit in dieser Ansicht eine Unterdimension ist, sind sich alle Windgeschwindigkeiten in diesem Richtungs- und Temperaturbereich nun im Modus 2:
 
Alle Unterdimensionen in diesen Klassen sind nun auf den Modus 2 gesetzt, und da die Windgeschwindigkeit in dieser Ansicht eine Unterdimension ist, sind alle Windgeschwindigkeiten in diesem Richtungs- und Temperaturbereich nun im Modus 2:
 


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Von dieser Regel gibt es drei Ausnahmen:
Von dieser Regel gibt es drei Ausnahmen:
- Die Zeit als Dimension liegt außerhalb dieses Systems. Wenn die Zeit als Dimension definiert wird, wird jede Periode als völlig unabhängig von der anderen betrachtet. Die einzige Möglichkeit, dass ein Curtailment sich über mehrere Zeitperioden erstreckt, ist entweder, es in allen Perioden individuell zu definieren, oder die Zeit als Dimension zu entfernen.  
*Die Zeit als Dimension liegt außerhalb dieses Systems. Wenn die Zeit als Dimension definiert wird, wird jede Periode als völlig unabhängig von der anderen betrachtet. Die einzige Möglichkeit, dass ein Curtailment sich über mehrere Zeitperioden erstreckt, ist entweder, es in allen Perioden individuell zu definieren, oder die Zeit als Dimension zu entfernen.  
- Wenn die Schallmatrix durch eine Curtailment-Optimierung erstellt wurde. Der Optimierer kann so granular arbeiten, dass jede einzelne Klasse individuell betrachtet wird. In der obigen Darstellung wird dann der am stärksten reduzierte Modus der Unterdimensionen in der Zelle der zweidimensionalen Ansicht angezeigt.
*Wenn die Schallmatrix durch eine Curtailment-Optimierung erstellt wurde. Der Optimierer kann so granular arbeiten, dass jede einzelne Klasse individuell betrachtet wird. In der obigen Darstellung wird dann der am stärksten reduzierte Modus der Unterdimensionen in der Zelle der zweidimensionalen Ansicht angezeigt.
- Wenn die Schallmatrix importiert wurde. Auch dann kann sie denselben Detaillierungsgrad aufweisen wie die einer Curtailment-Optimierung.  
*Wenn die Schallmatrix importiert wurde. Auch dann kann sie denselben Detaillierungsgrad aufweisen wie die einer Curtailment-Optimierung.  
Wenn eine Schallberechnung mit Dimensionen arbeitet (z.B. der Windrichtung), dann werden die passenden Schallmodi so berücksichtigt, wie sie in der Schallmatrix eingetragen wurden. Berücksichtigt die Berechnung eine Dimension nicht, wird aus dieser Dimension jeweils der lauteste Modus über alle Unterklassen verwendet.
Wenn eine Schallberechnung mit Dimensionen arbeitet (z.B. der Windrichtung), dann werden die passenden Schallmodi so berücksichtigt, wie sie in der Schallmatrix eingetragen wurden. Berücksichtigt die Berechnung eine Dimension nicht, wird aus dieser Dimension jeweils der lauteste Modus über alle Unterklassen verwendet.
Beispiel: Der oben gezeigte Curtailment-Plan reduziert im Temperaturintervall von 5 bis 25˚ C auf den Schallmodus 2, verwendet aber bei anderen Temperaturen Schallmodus 1. Dies wird so berücksichtigt, wenn die Schallberechnung die Temperatur berücksichtigt. Wird die Berechnung ohne Berücksichtigung der Temperatur durchgeführt, so wird der lauteste Modus über den gesamten Temperaturbereich verwendet. Dasselbe gilt für die Zeit: Wenn Tag- und Nachtbetriebsweisen definiert sind, die DECIBEL- oder NORD2000-Berechnung aber keine Zeitdimension verwendet, werden die lautesten Emissionswerte verwendet, was in der Regel die Tagwerte sein werden.


Definition der Dimensionen – das Klassen-Setup
Beispiel: Der oben gezeigte Curtailment-Plan reduziert im Temperaturintervall von 5 bis 25˚ C auf den Schallmodus 2, verwendet aber bei anderen Temperaturen Schallmodus 1. Dies wird in dieser Form berücksichtigt, wenn die Schallberechnung die Temperatur berücksichtigt. Wird die Berechnung dagegen ohne Berücksichtigung der Temperatur durchgeführt, so wird der lauteste Modus über den gesamten Temperaturbereich verwendet. Dasselbe gilt für die Zeit: Wenn Tag- und Nachtbetriebsweisen definiert sind, die DECIBEL- oder NORD2000-Berechnung aber keine Zeitdimension verwendet, werden die lautesten Emissionswerte verwendet (in der Regel die Tagwerte).
 
 
====Definition der Dimensionen – das Klassen-Setup====


In frühen Implementierungen des Schallmatrix-Analyzers musste eine konsistente Dimensionen-Definition für alle WEA in einem Projekt herrschen. Dies bedeutete, dass wenn diese nachträglich geändert wurde, automatisch alle bereits definierten Schallmatrizen und alle Berechnungen, die darauf fußten, ungültig wurden.
In frühen Implementierungen des Schallmatrix-Analyzers musste eine konsistente Dimensionen-Definition für alle WEA in einem Projekt herrschen. Dies bedeutete, dass wenn diese nachträglich geändert wurde, automatisch alle bereits definierten Schallmatrizen und alle Berechnungen, die darauf fußten, ungültig wurden.
Diese Notwendigkeit einer einheitlichen Dimensionen-Definition gilt inzwischen nicht mehr. Es gilt aber weiterhin, dass wenn für spezifische WEA die Dimensionen-Definition geändert wird, alte Berechnungen mit diesen WEA nicht mehr reproduzierbar sind. Dies sollte also nach Möglichkeit vermieden werden.
Diese Notwendigkeit einer einheitlichen Dimensionen-Definition gilt inzwischen nicht mehr. Es gilt aber weiterhin, dass wenn für spezifische WEA die Dimensionen-Definition geändert wird, alte Berechnungen mit diesen WEA nicht mehr reproduzierbar sind. Dies sollte also nach Möglichkeit vermieden werden.
Die Klassen-Definition wird im Schallmatrix-Analyzer über den Knopf [[Klassen definieren]] geöffnet:
 
Die Klassen-Definition wird im Schallmatrix-Analyzer über die Schaltfläche {{Knopf|Klassen definieren}} geöffnet:
 


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Jede Dimension wird mit einer Zeile dargestellt; zusätzlich gibt es die Zeit (am oberen Rand). Wenn eine Dimension angehakt ist, wird sie verwendet. Das berücksichtigte Intervall der Dimension wird durch die Spalten niedrigster Wert, Klassengröße und Klassenanzahl definiert (oben mit den Standardeinstellungen). Berücksichtigten Sie, dass die Dimensionen und die Klassen auch von der WEA-Steuerung abgebildet werden können müssen, wenn Sie die Ergebnisse der windPRO-Berechnungen in der WEA-Steuerung verwenden möchten. Wenn größere Klassen benötigt werden, können diese hier gewählt werden.
Jede Dimension wird mit einer Zeile dargestellt; zusätzlich gibt es die Zeit (am oberen Rand). Wenn eine Dimension angehakt ist, wird sie verwendet. Das berücksichtigte Intervall der Dimension wird durch die Spalten niedrigster Wert, Klassengröße und Klassenanzahl definiert (oben mit den Standardeinstellungen). Berücksichtigten Sie, dass die Dimensionen und die Klassen auch von der WEA-Steuerung abgebildet werden können müssen, wenn Sie die Ergebnisse der windPRO-Berechnungen in der WEA-Steuerung verwenden möchten. Wenn größere Klassen benötigt werden, können diese hier gewählt werden.

Revision as of 15:14, 14 March 2024

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Eine Schallmatrix ist ein Betriebsplan für eine WEA, der ihr sagt, unter welchen Bedingungen sie abschalten oder die Leistung reduzieren muss, um die Immissionsrichtwerte einzuhalten. Die Schallmatrix ist Bestandteil der WEA-Steuerung, so dass die Anlage autonom auf Basis ihrer Sensorik Leistungsanpassungen vornehmen kann.

windPRO kann in einfachen Fällen auch ohne Schallmatrix eine Leistungsreduktion modellieren. Wenn Sie im WEA-Objekt auf dem Register WEA einen reduzierten Schallmodus angeben, so wird die WEA immer im reduzierten Modus betrieben. Diese Art der Schallreduktion wird von DECIBEL und NORD2000 verwendet. Wenn auch die entsprechende reduzierte Leistungskennlinie gewählt ist, verwenden Ertragsberechnungen mit PARK sie ebenfalls.

Auf dem Register Curtailments können auch spezifischere Einschränkungen vorgenommen werden, z.B. dass die WEA nur in einem bestimmten Zeitraum oder bei bestimmten Windrichtungen mit einer reduzierten Leistung betrieben wird. Wenn die Bedingungen aber komplexer werden, z.B. Kombinationen von Zeit, Windrichtung und Temperatur, ist die Programmierung extrem aufwändig. Außerdem werden diese Curtailments nur von PARK verwendet und nicht von den Schallberechnungen.

Eine Implementierung der Schallmatrix in windPRO bietet die Möglichkeit, sowohl beide Berechnungstypen (Schall und Ertrag) zu bedienen, als auch mehrdimensionale Abschalt- und Reduktionsregimes auf relativ einfache Weise zu definieren.

Die Schallmatrix kann in mehreren Dimensionen wie Windgeschwindigkeit, Temperatur oder Zeit angelegt werden. Die Dimensionen werden ggf. in Klassen geeigneter Größe unterteilt (z.B. 1 m/s-Windgeschwindigkeitsklassen oder 5°C Temperaturklassen). Wird eine zeitreihenbasierte Berechnung durchgeführt, kann die WEA bei jedem Zeitschritt die entsprechenden Signale nutzen, um mit der Schallmatrix zu ermitteln, in welchem Betriebsmodus sie arbeiten sollte.

In windPRO wird die Schallmatrix zusammen mit anderen Curtailments im WEA-Objekt gespeichert und ersetzt in Berechnungen, die Schallmatrizen nutzen können, die auf dem Register WEA ausgewählte Betriebsart.



Wann eine Schallmatrix verwenden?

Eine Schallmatrix kann verwendet werden, wenn die nationalen Regeln bezüglich Schallprognosen es erlauben. Einige nationale Regeln sind sehr strikt und geben wenige Freiheitsgrade bei der Ausgestaltung der Schallprognose, andere räumen volle Freiheit ein, so lange sichergestellt ist, dass das Projekt die Grenzwerte einhält.

Ein Beispiel eines strikteren Systems ist Deutschland, wo stets für den lautesten Betriebszustand der WEA unter konservativen Umgebungsbedingungen gerechnet werden muss. Es gibt jedoch unterschiedliche Immissionsrichtwerte für Tag und Nacht, so dass eine Schallmatrix mit einer einzigen Dimension, Zeit, unterteilt in zwei Klassen (Tag/Nacht), verwendet werden könnte.

Ein Beispiel eines sehr flexiblen Systems ist Frankreich, wo es umfassende Freiheiten in der Ausgestaltung der Schallmodellierung gibt. Hier könnte windPRO alle verfügbaren Dimensionen nutzen: Zeit, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. DECIBEL und NORD2000 erlauben in den vordefinierten Schallmodellen die Nutzung von Schallmatrizen, sofern das gewählte Schallmodell dies unterstützt. Ansonsten kann das Allgemeine Modell (ISO 9613-2 Allgemein) verwendet werden.


Schallreduzierte Betriebsmodi

Die meisten modernen WEA können für verschiedene Zwecke gedrosselt werden. Ein sehr häufiger Zweck ist die Reduzierung der Geräuschemissionen. Ein Schallreduzierter Modus wird durch eine Leistungskurve und eine Geräuschkurve abgebildet. Im WEA-Katalog von windPRO werden diese oft (aber nicht immer) mit dem gleichen Namen bezeichnet. Sie sind jedoch nicht miteinander verbunden, es sei denn, sie werden in einem Datensatz namens Leistungs- & Schall-Paare oder einer PowerMatrix kombiniert.



Der Datensatz Leistungs- und Schall-Paare verbindet nicht nur Schall- mit Leistungsdaten, sondern er erschafft auch eine Sortierung, in der der nicht-reduzierte Modus oben steht und der am stärksten reduzierte Modus unten. Anhand dieser Sortierung weiß windPRO, zu welchem Modus gewechselt werden muss, um die Schallemissionen sukzessive zu senken.



Es ist nicht immer trivial, Leistungs- und Schallpaare zu erstellen. Der Hersteller der WEA bietet unter Umständen viele Betriebsarten an, die auf verschiedene Märkte und unterschiedliche Schallgesetzgebungen abzielen, und möglicherweise sind nicht alle davon für Sie verfügbar oder relevant. Leistungs- und Schallpaare werden daher im Allgemeinen nicht von EMD sondern durch die Anwendenden erstellt.

Einzelheiten zur Erstellung und Verwendung von Leistungs- und Schallpaaren finden Sie auf der Seite Leistungs- & Schall-Paare.

Eine Alternative zur Verwendung von Leistungs- und Schallpaaren ist die Verwendung von PowerMatrix-Dateien. PowerMatrix-Dateien enthalten bereits kombinierte Leistungs- und Schallkurven.

Es muss darauf geachtet werden, welche Modi enthalten sind und in welcher Reihenfolge. Die PowerMatrix-Datei darf nur aus den für die Schallmatrix relevanten Modi bestehen, und sie müssen von Laut nach Leise geordnet sein. Das Mischen von Schallmodi mit und ohne Rotorblatt-Serrations ist daher in der Regel keine gute Idee.

Mehr zur PowerMatrix auf seite PowerMatrix


Technische Einschränkungen der Schallmatrix

windPRO erlaubt eine sehr detaillierte Schallmatrix. Dies bedeutet aber nicht unbedingt, dass diese in Windenergieanlagen in gleicher Detailtiefe verwendet werden kann. Der tatsächliche WEA-Typ kann Einschränkungen haben, die die Schallmatrix einhalten muss. Möglicherweise ist nur eine bestimmte Anzahl von Betriebsmodi zulässig, oder die Klassen müssen eine Mindestgröße haben, oder einige Dimensionen sind überhaupt nicht verfügbar, weil die WEA kein ausreichend zuverlässiges Signal hat, um den Betrieb danach zu steuern.

Es ist daher unbedingt erforderlich, die Einschränkungen des WEA-Typs zu verstehen, bevor die Schallmatrix definiert wird.


Dimensionen

Die Rolle der Dimensionen

Dimensionen sind die Parameter, auf deren Basis die Windenergieanlagen im Betrieb reduziert werden können. windPRO erlaubt die folgenden Dimensionen:

  • Zeit
  • Windgeschwindigkeit
  • Windrichtung
  • Temperatur
  • Luftfeuchtigkeit

Sie werden als Dimensionen bezeichnet, weil sie in Kombination eine mehrdimensionale Matrix bilden.

Die Verwendung von zwei Dimensionen, z. B. Windgeschwindigkeit und -richtung, bildet eine sehr einfache Matrix. Jede Zelle in der Matrix ist eine spezifische Kombination einer Windgeschwindigkeit mit einer Windrichtung in Nabenhöhe der WEA, und jeder Zelle kann ein eigener Betriebsmodus zugewiesen werden. Im unten dargestellten Fall sind alle Zellen grün, was den nicht reduzierten Modus darstellt.



Wenn mehr als zwei Dimensionen aktiv sind, wird die Matrix sehr viel komplizierter. Wird der obigen Matrix die Temperatur als weitere Dimension hinzugefügt, enthält jede Kombination von Windgeschwindigkeit und Windrichtung mehrere eindeutige Klassen, nämlich die Kombination der WG und WR sowie die jeweiligen Temperaturen.

Wird eine Klasse in einer zweidimensionalen Ansicht auf einen anderen Betriebsmodus gesetzt, dann werden alle Unterklassen der Dimension (oder Dimensionen), die nicht in der Ansicht zu sehen sind, ebenfalls so gesetzt. Im Beispiel unten werden Kombinationen der Windgeschwindigkeiten von 3,5 bis 10,5 m/s und Windrichtungen von 75 bis 175 Grad als Schallmodus 1 gesetzt. Existiert eine zusätzliche Dimension für Temperaturen, so werden auch in diesen alle Klassen der jeweiligen WG/WR-Kombination auf Schallmodus 1 gesetzt.



Im nächsten Schritt setzen wir in der Windrichtungs-/Temperatur-Matrix die Zellen von 5 – 25°C auf Modus 2:



Alle Unterdimensionen in diesen Klassen sind nun auf den Modus 2 gesetzt, und da die Windgeschwindigkeit in dieser Ansicht eine Unterdimension ist, sind alle Windgeschwindigkeiten in diesem Richtungs- und Temperaturbereich nun im Modus 2:



Von dieser Regel gibt es drei Ausnahmen:

  • Die Zeit als Dimension liegt außerhalb dieses Systems. Wenn die Zeit als Dimension definiert wird, wird jede Periode als völlig unabhängig von der anderen betrachtet. Die einzige Möglichkeit, dass ein Curtailment sich über mehrere Zeitperioden erstreckt, ist entweder, es in allen Perioden individuell zu definieren, oder die Zeit als Dimension zu entfernen.
  • Wenn die Schallmatrix durch eine Curtailment-Optimierung erstellt wurde. Der Optimierer kann so granular arbeiten, dass jede einzelne Klasse individuell betrachtet wird. In der obigen Darstellung wird dann der am stärksten reduzierte Modus der Unterdimensionen in der Zelle der zweidimensionalen Ansicht angezeigt.
  • Wenn die Schallmatrix importiert wurde. Auch dann kann sie denselben Detaillierungsgrad aufweisen wie die einer Curtailment-Optimierung.

Wenn eine Schallberechnung mit Dimensionen arbeitet (z.B. der Windrichtung), dann werden die passenden Schallmodi so berücksichtigt, wie sie in der Schallmatrix eingetragen wurden. Berücksichtigt die Berechnung eine Dimension nicht, wird aus dieser Dimension jeweils der lauteste Modus über alle Unterklassen verwendet.

Beispiel: Der oben gezeigte Curtailment-Plan reduziert im Temperaturintervall von 5 bis 25˚ C auf den Schallmodus 2, verwendet aber bei anderen Temperaturen Schallmodus 1. Dies wird in dieser Form berücksichtigt, wenn die Schallberechnung die Temperatur berücksichtigt. Wird die Berechnung dagegen ohne Berücksichtigung der Temperatur durchgeführt, so wird der lauteste Modus über den gesamten Temperaturbereich verwendet. Dasselbe gilt für die Zeit: Wenn Tag- und Nachtbetriebsweisen definiert sind, die DECIBEL- oder NORD2000-Berechnung aber keine Zeitdimension verwendet, werden die lautesten Emissionswerte verwendet (in der Regel die Tagwerte).


Definition der Dimensionen – das Klassen-Setup

In frühen Implementierungen des Schallmatrix-Analyzers musste eine konsistente Dimensionen-Definition für alle WEA in einem Projekt herrschen. Dies bedeutete, dass wenn diese nachträglich geändert wurde, automatisch alle bereits definierten Schallmatrizen und alle Berechnungen, die darauf fußten, ungültig wurden.

Diese Notwendigkeit einer einheitlichen Dimensionen-Definition gilt inzwischen nicht mehr. Es gilt aber weiterhin, dass wenn für spezifische WEA die Dimensionen-Definition geändert wird, alte Berechnungen mit diesen WEA nicht mehr reproduzierbar sind. Dies sollte also nach Möglichkeit vermieden werden.

Die Klassen-Definition wird im Schallmatrix-Analyzer über die Schaltfläche Klassen definieren geöffnet:



Jede Dimension wird mit einer Zeile dargestellt; zusätzlich gibt es die Zeit (am oberen Rand). Wenn eine Dimension angehakt ist, wird sie verwendet. Das berücksichtigte Intervall der Dimension wird durch die Spalten niedrigster Wert, Klassengröße und Klassenanzahl definiert (oben mit den Standardeinstellungen). Berücksichtigten Sie, dass die Dimensionen und die Klassen auch von der WEA-Steuerung abgebildet werden können müssen, wenn Sie die Ergebnisse der windPRO-Berechnungen in der WEA-Steuerung verwenden möchten. Wenn größere Klassen benötigt werden, können diese hier gewählt werden. Die Zeit erhält einen besonderen Eintrag. Drücken Sie die Schaltfläche Tageszeiten bearbeiten. Die windPRO-Standardeinstellung ist die Standard-Lden-Definition (Tag, Abend und Nacht), die jedoch geändert werden kann. Im folgenden Beispiel wird die Zeitdefinition auf Tag und Nacht reduziert, wobei der Tag mit 6 bis 22 Uhr und die Nacht mit 22 bis 6 Uhr definiert ist:

Die Spalten Zuschlag und Tage pro Jahr sind nur für Lden-Berechnungen relevant. Wenn Sie auf die Schaltfläche Als Standard definieren klicken, werden Ihre Projekte immer mit dieser Zeitdefinition beginnen. Eine Optimierung vgl. OPTIMIZE der Curtailment-Matrix kann nur anhand von aktiven Dimensionen erfolgen, aber es müssen nicht alle aktiven Dimensionen für die Optimierung verwendet werden.

Der Schallmatrix-Analyzer

Der Schallmatrix-Analyzer wird über das Menüband „Energie“ geöffnet:


Windfarm-Auswahl

Der Schallmatrix-Analyzer wird von links nach rechts gelesen. Ganz links finden Sie die Layerstruktur des Projekts und Sie können die Layer an- oder abwählen, auf denen sich WEA befinden, deren Schallmatritzen Sie bearbeiten wollen. Die Layerstruktur ist mit der des Projekts gekoppelt. Wird im Schallmatrix-Analyzer ein Layer aktiviert, so wird es auch im Hauptfenster von windPRO aktiviert. Die WEA auf den gewählten Layern erscheinen in der zweiten Spalte. Es wird nicht zwischen Neuen und Existierenden WEA unterschieden. Die Auswahl einer WEA in der zweiten Spalte zeigt die Schallmatrix-Definition dieser WEA im rechten Bereich an.

Anzeigen und Bearbeiten von Curtailments

Im oberen Teil des rechten Fensters finden Sie einige Schaltflächen, die sich auf übergeordnete Einstellungen und Aktionen beziehen, während sich der Rest auf die spezifische, in der WEA-Liste ausgewählte WEA bezieht.

Klassen definieren: siehe [weiter oben] Datenbanken anlegen: Hiermit werden Schallmatrix-Datenbanken angelegt, entweder für alle ausgewählten WEA oder nur für die, die noch keine haben. Die erstellten Matrizen entsprechen der derzeitigen Klassendefinition und überschreiben eventuell vorhandene Matrizen. Die Matrix für die markierte Turbine wird darunter angezeigt.

Datenbanken löschen: Die Schallmatrix-Datenbanken für alle WEA in der Liste werden gelöscht. Schallmodi entfernen: Alle Klassen der ausgewählte WEA werden auf den am wenigsten reduzierten Modus zurückgesetzt (der erste Modus in der Liste der LK & Schall-Paare). Dabei wird die Datenbank nicht gelöscht. Import und Export: Diese Optionen werden in Abschnitt 2.19.4.3 erläutert. Der Hauptbereich ist der Anzeige der Schallmatrix-Datenbank für die ausgewählte WEA gewidmet:

Die Ansicht kann durch die Auswahl der Dimensionen in den Spalten und in den Zeilen verändert werden. Im obigen Beispiel steht die Windrichtung in den Spalten und die Windgeschwindigkeit in den Zeilen. Die Dimensionen für die Spalten und die Zeilen können unabhängig voneinander geändert werden.

Die zeitliche Dimension wird über das Menü Zeitraum rechts oben kontrolliert. Derzeit wird die Matrix für den Tag angezeigt.

Die Farbe in jeder Zelle der Matrix steht für den Betriebsmodus. Die Betriebsmodi werden in Abschnitt 2.19.2 erläutert. windPRO prüft, ob eine PowerMatrix oder LK- / Schall-Paare für die ausgewählte Anlage verfügbar sind, und zeigt die entsprechenden Auswahlfelder an. Ist dies nicht der Fall, wird die Option ausgeblendet.

Wenn LK- / Schall-Paare verfügbar sind, wird zunächst der Standardwert ausgewählt. Die Dropdown-Liste Schallmodi enthält alle Modi der gewählten LK-/Schall-Paarung, sowie das finale Curtailments, die Abschaltung.

Die Schallmatrix-Datenbank kann manuell bearbeitet werden. Die einfachste Möglichkeit besteht darin, eine Kombination von Klassen in der zweidimensionalen Anzeige zu markieren:

Wählen Sie dann den Modus aus der Liste der Schallmodi und drücken Sie OK.

Wie in Abschnitt 2.19.3.1 beschrieben, sind nun alle gewählten Zellen auf diesen Betriebsmodus eingestellt. Alternativ kann auch die Schaltfläche Filterbedingungen verwendet werden. Dies öffnet ein Fenster, in dem Regeln für beliebige Dimensionen, verknüpft durch logisches "UND", definiert werden können. Beachten Sie, dass „Stunde“ in diesem Zusammenhang „Zeitraum“ bedeutet und sich auf die Indexwerte der Zeitspannen bezieht (z.B. Tag = 0; Nacht = 1). Die folgende Regel wird, wenn sie angewendet wird, alle Bins, in denen die Windgeschwindigkeit höher als 7 m/s UND die Temperatur kleiner oder gleich 20˚C ist, auf den Schallmodus 2 setzen. Die Regel bleibt nach dem Anwenden erhalten und kann daher auf mehrere WEA angewendet werden.


Import und Export der Schallmatrix

Die Schallmatrix-Datenbank für die einzelne WEA kann in eine Textdatei exportiert und aus einer Textdatei importiert werden, wenn sie dem Format des Schallmatrix-Analyzers entspricht. Es wird nur die Schallmatrix für die markierte WEA exportiert oder importiert. Das Format ist starr, aber es existieren zwei Versionen:

Die Exportdatei kann mit den Namen und Werten der Parameter oder in einem Format erstellt werden, in dem alle Namen und Werte indiziert sind. Während die erste Variante für den Menschen leichter zu lesen ist, ist die zweite Variante wesentlich kompakter. Im Header werden die Dimensionen und die Klasseneinteilung beschrieben. Unterhalb des Headers folgt eine Liste mit einer Zeile für jede Klasse der Schallmatrix-Datenbank. Es gibt eine Spalte für jede Dimension, die im Header mit TRUE gekennzeichnet ist. Wurde der Export nach Wert gewählt, enthält die Liste die Werte der Klassen und den Namen des zugeordneten Betriebsmodus. Wurde der Export nach Index gewählt, wird jeder Wert und jeder Betriebsmodus durch deren Index in den Klassen bzw. LK-/Schall-Paaren ersetzt, d.h. die erste Klasse erhält den Indexwert 0, die zweite 1 und so weiter. Die beiden folgenden Beispiele zeigen den Wert- und den Index-Export derselben Schallmatrix. Alle Dimensionen sind in beiden Fällen aktiv, aber es werden nur zwei Zeiträume verwendet.

Um in externen Werkzeugen das korrekte Format zu erstellen, wird dringend empfohlen, zunächst eine Schallmatrix aus dem Schallmatrix-Analyzer zu exportieren und diese nachzuahmen. Um eine Schallmatrix-Datenbank zu importieren, vergewissern Sie sich, dass das Format mit dem oben genannten übereinstimmt und wählen Sie die Schaltfläche Import. Ein Export aus windPRO wird immer dem korrekten Format entsprechen, aber achten Sie darauf, dass die Dimensionen und die Klasseneinteilung mit denen des Projekts übereinstimmen. Die Schallmatrix-Datenbank wird unabhängig von Dimensionenwahl und Klasseneinteilung des Projekts in die Anlage geschrieben, möglicherweise ist sie aber nicht verwendbar, wenn sie nicht mit der Auswahl im Projekt übereinstimmt.

2.0.4.4 Schallmatrix aus dem Schallcurtailment-Optmizer

Der Schallcurtailment-Optimizer ist die gängigste Methode zur Erzeugung einer Schallmatrix. Wenn nach einer Schalloptimierung mit OPTIMIZE das Ergebnis in die WEA übertragen wird, kann es danach im Schallmatrix-Analyzer eingesehen werden. Siehe dazu Abschnitt 8b OPTIMIZE - Schallcurtailment.

2.0.5 Die Schallmatrix in DECIBEL und NORD2000 2.0.5.1 Zugriff auf die Schallmatrix Wenn Windenergieanlagen, die in einer DECIBEL- oder NORD2000-Berechnung verwendet werden, eine Schallmatrix enthalten, wird diese für die Berechnung verwendet und überlagert die Auswahl auf dem Register WEA im WEA-Objekt. Erst wenn die Schallmatrix aus dem WEA-Objekt entfernt wird, können wieder andere Schalldaten und Leistungskennlinien auf dem Register WEA ausgewählt werden.

Wenn bei der Berechnung mehr als ein Wert in einer Dimension berechnet werden soll, die nicht in der Schallmatrix enthalten ist, wird in allen Klassen der gleiche Schallmodus verwendet. Für jede der in windPRO zulässigen Dimensionen kann in den DECIBEL- und NORD2000-Einstellungen ausgewählt werden, dass die gesamte Matrix berechnet werden soll. Wenn diese Option gewählt wird, ist es die Dimensionen-/Klasseneinteilung im Schallmatrix-Analyzer, die die Klassen in der Berechnung festlegt. Dies kann sinnvoll sein, um Konsistenz mit der Klasseneinteilung zu wahren. Es stellt jedoch keine Einschränkung dar. In der Berechnung kann eine andere Klasseneinteilung gewählt werden. In diesem Fall verwenden DECIBEL und NORD2000 jeweils den lautesten Modus innerhalb einer Klasse. Eine DECIBEL- oder NORD2000-Berechnung, die aus dem Schallcurtailment-Optimizer exportiert wird, verwendet automatisch das im Optimizer verwendete Berechnungsmodell, aber nur dann, wenn die Schallmatrix auch in die WEA geschrieben wurde. Werden beide exportiert, so dokumentiert die DECIBEL- bzw. NORD2000-Berechnung das Ergebnis der optimierten Auslegung.

2.0.5.2 Dokumentation der Schallmatrix

Sowohl DECIBEL als auch NORD2000 erstellen Berechnungsberichte. In zwei Abschnitten dieser Berichte wird die verwendete Schallmatrix dokumentiert. Auf der Seite Annahmen für Schallberechnung werden die Daten aller verwendeten Schallmodi dargestellt.

Auf den Berichten Curtailment wird die Betriebsart für jede Klasse angezeigt. Es gibt eine Liste mit den verwendeten Betriebsmodi und eine Tabelle, die den Modus für jede Klasse anzeigt. Die Windgeschwindigkeiten beziehen sich hier immer auf die Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe. Jeder Betriebsmodus ist mit einer Zahl gekennzeichnet. Die Zahl "-1" bedeutet immer die Abschaltung.

Wenn die Klassen Unterklassen enthalten (mehr Dimensionen als die beiden in der Tabelle dargestellten), geben die Zahlen den Bereich von der lautesten bis zur leisesten Betriebsart an (z. B. 0-4, d. h. die Betriebsarten in der Klasse reichen von Betriebsart-ID 0 bis Betriebsart-ID 4). Die Übersetzung der Betriebsart-ID in den Namen der Betriebsart ist ebenfalls auf der Seite angegeben. In einem Hinweis wird erläutert, ob offene oder geschlossene Intervalle verwendet werden. Offene Intervalle bedeutet, dass für Windgeschwindigkeiten außerhalb der oberen Intervallgrenze der Modus der höchsten Klasse verwendet wird, und analog für WG geringer als die untere Intervallgrenze der der niedrigsten Klasse. Geschlossene Intervalle bedeuten, dass außerhalb des optimierten Intervalls keine Einschränkungen (Mode 0) gelten. In den Darstellungsoptionen des Berichts kann eine zusätzliche Tabelle hinzugefügt werden, um die Einteilung entlang einer anderen Auswahl von Dimensionen zu dokumentieren.

Mit Ergebnis in Datei können die Curtailments als eine Datei für jede WEA exportiert werden.

Dies ist derselbe Export, der mit dem Schallmatrix-Analyzer (indiziert) erstellt werden kann.

2.0.6 Die Schallmatrix in PARK und Loss & Uncertainty In der PARK-Berechnung wird die Schallmatrix wie jedes andere Curtailment betrachtet. Das bedeutet, dass die Curtailments in die PARK-Berechnung einbezogen werden, wenn auf dem Register Optionen die Berücksichtigung von Curtailments ausgewählt wurde. Ist dies nicht der Fall, wird die Schallmatrix ignoriert.

Auf dem Register Curtailment wird auf eine Schallmatrix hingewiesen, die jedoch an dieser Stelle nicht angezeigt oder bearbeitet werden kann:

Für jeden Zeitschritt wird derjenigen Curtailment-Regel, die den größten Produktionsverlust verursacht, der Verlust zugewiesen, unabhängig von der Reihenfolge der Verluste. Nur im Falle von Abschaltungen entscheidet die Priorisierung, welchem Curtailment der Verlust zugewiesen wird. Zwei unterschiedliche Verluste werden nicht im selben Zeitschritt zugewiesen. Der Curtailment-Verlust wird im Hauptergebnis zusammen mit allen anderen Curtailments als prozentualer Verlust im Vergleich zur Bruttoproduktion ausgewiesen. Dies ist auch der Verlust, der in der LOSS & UNCERTAINTY-Berechnung angezeigt wird. Bitte beachten Sie, dass der prozentuale Wert falsch ist, wenn Sie die Verlustfaktoren selbst kombinieren wollen. Es ist jedoch der korrekte Produktionsverlust in MWh, der in der LOSS & UNCERTAINTY-Berechnung verwendet wird.