Lasten - Anhang V: Sektormanagement

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Die Definitionen des erweiterten Sektormanagements für SITE COMPLIANCE erfolgt direkt in den WEA-Objekten und wird berücksichtigt, wenn im Register Hauptteil der SITE COMPLIANCE-Berechnung der entsprechende Haken gesetzt ist.

Sektormanagement in SITE COMPLIANCE

In SITE COMPLIANCE werden die klimatischen Parameter der Hauptprüfungen nicht durch die Festlegungen zum Sektormanagement verändert. Die Umgebungsparameter wie Windscherung oder Umgebungsturbulenz bleiben gleich, egal ob eine WEA in Betrieb ist oder nicht. Lediglich für die Turbulenz im Nachlauf einer WEA ist es entscheidend, ob die WEA läuft oder abgeschaltet ist (bzw. in reduziertem Modus läuft). In SITE COMPLIANCE wird daher das Sektormanagement nur bei der Berechnung der Hauptprüfung Effektive Turbulenz berücksichtigt, in der die Umgebungsturbulenz mit den Nachlaufeffekten kombiniert wird.

In der Hauptprüfung Effektive Turbulenz und nach Ed. 4 Max. 90% Turbulenz Wake-Mitte wird für jede Nachlaufsituation zwischen zwei WEA geprüft, ob sich die WEA in jeder Richtung und Windgeschwindigkeitsklasse in normalem Betrieb befindet oder nicht. Wenn hier ein Sektormanagement stattfindet, wird der Wake-Anteil für die reduzierte Windrichtung und Windgeschwindigkeitsklasse ignoriert. Wenn sich davorliegend weitere WEA befinden, könnte nun deren Nachlauf wichtiger werden und die Effektive Turbulenz erhöhen, da nach Frandsen-Modell nur die nächstgelegenen (laufenden) WEA berücksichtigt werden.

Die Wake-Aufweitung wird gemäß Frandsen-Modell mit einer festen Größe von 22° angenommen. Um auch eine teilweise Abschaltung im Nachlaufsektor berücksichtigen zu können, muss eine vereinfachte Annahme getroffen werden. Hier wird angenommen, dass für jedes Grad im 22°-Richtungsintervall, in dem die nachlauf-produzierende WEA abgeschaltet ist, die nachfolgende WEA 1 Grad weniger Wakes erhält.

Sektormanagement in LOAD RESPONSE

Der Effekt des Sektormanagements wirkt auf die Lasten noch direkter als nur über den Nachlaufeffekt. Während der Abschaltung/Reduzierung erfährt die WEA deutlich geringere Ermüdung als im normalen Betrieb, andere Belastungen durch die zusätzlichen Start- und Stoppvorgänge werden etwas stärker.

LOAD RESPONSE in windPRO berücksichtigt den Hauptlastfall bei normalem Produktionsbetrieb, DLC1.2, über ein Response-Modell. Die Lastfälle DLC3.1 (Start), DLC4.1 (Abschaltung) und DLC 6.4 (Parken) werden über die akkumulierte Betrachtung als "Weitere DLC" hinzugefügt. Um zusätzliche Start- und Stoppvorgänge durch Sektormanagement zu berücksichtigen, müsste eine detaillierte Zeitreihe eingebunden werden, um die genaue Anzahl dieser Vorgänge berechnen zu können. Das ist mit der derzeitigen, statistikbasierten Methodik in SITE COMPLIANCE und LOAD RESPONSE nicht umsetzbar, aber ein Ziel für spätere Versionen.

Aufgrund dieser Einschränkung wurde ein vereinfachter Ansatz gewählt: Ist die WEA aufgrund von Sektormanagement ausgeschaltet, wird die Ermüdungslast (DEL) nicht komplett auf Null gesetzt, sondern um einen Bruchteil reduziert. Wenn die Start- und Stoppvorgänge separat ermittelt würden, wäre dieser Wert nahezu Null, aber um diese mit zu berücksichtigen, wurde er auf 0,5 gesetzt:

DEL_curtailed = 0,5 DEL_operating

Dies mag recht konservativ erscheinen, aber da die DEL in der nicht-liniearen Ermüdungslastberechnung in Kombination mit dem Wöhler-Exponenten genutzt wird, siehe Lasten - Anhang IV: Theorie der Ermüdungslasten und LOAD RESPONSE, ist das nicht der Fall. Mit einem Wöhler-Exponent von m=10 wird der Anteil einer Windrichtungs- und Windgeschwindigkeitsklasse an den Ermüdungslasten auf 0,1% reduziert, mit m=5 auf 3%.

Die Integration der Lasten in LOAD RESPONSE folgt den festen Werten von 1 Grad (auf halbe Grad zentriert) und 0,5 m/s auf X,25 m/s und X,75 m/s zentriert. Werden bei den Abschaltbedingungen feinere Werte verwendet, wird auf diese festen Werte gerundet. Die Rundungsfehler sind sind dabei allerdings im vernachlässigbaren Bereich.

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