Hauptprüfung: Luftdichte
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Die IEC-Richtlinie[1] fordert eine Angabe der Luftdichte auf Nabenhöhe. Die Auslegungsluftdichte gemäß IEC entspricht der Standard-Luftdichte von 1,225 kg/m³. Eine geringere Luftdichte am Standort führt zu einer geringeren Belastung der Anlage, eine höhere entsprechend zu einer höheren Belastung.
Prinzipiell verlangt die IEC-Richtlinie die Angabe der Luftdichte lediglich als Mittelwert für Windgeschwindigkeiten größer als Nennwindgeschwindigkeit. Tests haben allerdings ergeben, dass die Abweichung zwischen dem Jahresmittel der Luftdichte und der mittleren Luftdichte für Windgeschwindigkeiten größer als Nennwindgeschwindigkeit nur bei 1-2% liegt. In Anbetracht anderer Unsicherheiten bei der Ermittlung der Luftdichte wird dieser kleine Unterschied nicht als entscheidend angesehen. Zudem ist es auch bei WEA-Herstellern übliche Praxis, die mittlere Luftdichte anzunehmen, diese Praxis wird auch in SITE COMPLIANCE verwendet. Das Anpassungsmodell der Temperatur- (und Druck-) verhältnisse der Messmasthöhe über Normalnull (ü. NN) zur WTG-Nabenhöhe ü. NN basieren auf der ISO Standard-Atmosphäre, wie in der IEC-Richtlinie festgelegt.
Die relative Feuchte geht nicht in die Berechnung ein, da sie nur einen geringen Einfluss auf die Luftdichte hat, wie unten gezeigt. Ein Effekt der relativen Feuchte von mehr als 2% ist nur vorhanden, wenn die mittlere Lufttemperatur 35°C übersteigt und die mittlere Feuchte bei fast 100% liegt. Das höchste Jahresmittel der Temperatur ist 34°C (in Dalol, Äthiopien[2]). Demnach liegt der Einfluss der relativen Feuchte auf die Luftdichte für die meisten Standorte bei <1%. Zudem vermindert die relative Feuchte eher die Luftdichte und damit die aerodynamischen Lasten. In Bezug auf die WEA-Belastung ist es daher eine sehr leicht konservative Annahme die relative Feuchte nicht zu betrachten.
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Das Register Einstellungen der Luftdichte-Prüfung ermöglicht nur die Wahl der Eingangsdaten. Ist ein Standortmast mit Temperaturdaten (zusätzlich optional Luftdruck) vorhanden, kann dieser ausgewählt werden. Pro Berechnung ist jedoch nur ein Mast verwendbar. Alternativ können auch windPRO-Online-Daten verwendet werden. Diese müssen mit Temperaturdaten (und ggf. Druck) in einem METEO-Objekt vorhanden und auf dem Register Messmastdaten der SITE COMPLIANCE-Berechnung als Klimadaten definiert sein.
Sind keine Standortmessdaten der Temperaturen vorhanden, können Daten aus der Klimadatenbank des Global Historical Climatological Network (GHCN) ausgewählt werden. Standardmäßig wird die nächstgelegene Station ausgewählt. Falls eine andere nahgelegene Station besser zur Geländehöhe ü. NN des Standortes passt, kann diese über die Schaltfläche Klimadatenbank gewählt werden.
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Nach Durchführung der Berechnung über die grüne Schaltfläche Berechnen erscheinen drei weitere Register. Das Register Basisdaten listet das Jahresmittel der verwendeten Temperaturdaten auf, die Höhe ü. NN, die relevanten atmosphärischen Parameter sowie am Ende die berechnete Luftdichte am Mast.
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Das Register Ergebnis (Tabelle) zeigt das Jahresmittel der Luftdichte für jede WEA. Der Höhenunterschied zur Messmasthöhe, die mittlere Temperatur und Druck wird in den weiteren Spalten dargestellt.
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Das Register Ergebnis (Grafik) bietet wiederum die grafische Übersicht aller WEA-Ergebnisse und der IEC-Auslegungsgrenze.
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Berechnungsoptionen
Für beide Berechnungsoptionen wird dasselbe Extrapolationsmodell verwendet. Die mittlere Temperatur wird über den atmosphärischen Temperaturgradienten von -0,0065 K/m von Mess- auf Nabenhöhe umgerechnet. Sind Druckmesswerte vorhanden, werden auch diese über den Temperaturunterschied und die hydrostatische Gleichung korrigiert. Liegen keine Messwerte des Luftdrucks vor, wird der Luftdruck bei NN über das Standard-Atmosphärenmodell auf die WEA-Nabenhöhe umgerechnet.
Standortmast oder Klimadaten mit Temperatur (und Druck)
Sind gemessene Daten für Temperatur (und Druck) vorhanden, können diese zur Berechnung ausgewählt werden (s.o.).
GHCN Klimadatenbank
GHCN ist eine Datenbank[3] gepflegt von der US-Institution NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). Diese Datenbank enthält historische Klimastatistiken einer großen Anzahl von Messstationen (weltweit).
Referenzen
- ↑ IEC 61400-1 ed. 3, 2005, Wind turbines – Part 1: Design requirements
- ↑ http://www.weatherexplained.com/Vol-1/Record-Setting-Weather.html#b
- ↑ http://www.ncdc.noaa.gov/ghcnm/