Handbuch OPTIMIZE

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Einführung in OPTIMIZE

Was ist das optimale Layout für einen Windpark?

Das optimale Layout eines Windparks hängt von der individuellen Situation des geplanten Vorhabens ab. Unabhängig von den Randbedingungen ist im Wesentlichen der maximale Profit unter Berücksichtigung der Auswirkungen auf die Umwelt (u.a. Schall und Schattenwurf) maßgeblich.

Bereits diese Formulierung impliziert einige Fragen. Was ist der maximale Profit? Hier muss der Zeitfaktor berücksichtigt werden. Die höchste Kapitalverzinsung bedeutet z.B. nicht unbedingt den höchsten aktuellen Wert. Parameter wie der Einspeiseerlös für die elektrisch erzeugte Energie, die Lebensdauer der WEA oder die Betriebskosten haben eine hohe Bedeutung. Die Größe der WEA lässt sich ebenfalls nicht alleine anhand von Wirtschaftlichkeitskriterien bestimmen – was für Kräne sind verfügbar, wer kann liefern und wann? – die Liste der zu klärenden Fragen lässt sich beliebig fortführen.

Wie lassen sich die Einflüsse auf die Umwelt in einem ausreichenden Maß berücksichtigen? Lohnt es sich, die Fläche hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit so auszureizen, dass die visuelle Beeinträchtigung zu einem verfrühten Ende des Projekts führen kann, noch vor der erwarteten Lebensdauer?

Weiterhin gibt es Situationen, in denen die Pachtverträge bestimmte Aufstellungsmuster diktieren. Die Vorstellungen der Entwickler und Planer müssen mit denen von Eigentümern, Gemeinden und Baubehörden abgestimmt werden.

Es müssen also viele unterschiedliche Aspekte bei der Planung berücksichtigt werden.


Das Module OPTIMIZE ist so strukturiert, dass es dem Anwender ein hohes Maß an Kontrolle beim Optimierungsprozess gewährt. Die aktuelle Implementation von OPTIMIZE kann auf der Basis der zur Verfügung stehenden Fläche, der Windressourcen und des Parkwirkungsgrad einen Layoutvorschlag berechnen. Ergänzend kann in einem zweiten Schritt eine Schalloptimierung des gefundenen Layouts durchgeführt werden. Ein sehr wichtiger Punkt ist aber auch die Unterstützung bei eigenen Layout-Adaptionen.

An der Optimierung sind vier Elemente beteiligt:

  • Standort-Einschränkungen in Form eines WEA-Flächen-Objekts, durch das verfügbares Land, Ausschlussflächen und Mindestabstände definiert werden
  • Eine Windressourcenkarte, die entweder importiert oder mit dem RESOURCE-Modul berechnet werden kann
  • Ein Optimierungsalgorithmus, der, basierend auf den Anforderungen, ein geeignetes Ergebnis liefert
  • Ein Navigationsfenster, in dem Ergebnisse dargestellt und nachverfolgt werden.


Der Optimierungsalgorithmus deckt die folgenden vier Situationen ab:


Die Optimierung eines Windparks mit einem freien Layout findet als iterativer Prozess, der unter sinnvollen Annahmen eine große Menge an möglichen Parkkonfigurationen ausprobiert, statt. Die Optimierung eines Windparks mit einem Raster-Layout variiert bestimmte von Ihnen gewählte Parameter innerhalb von durch Sie definierten Grenzen, z.B. die Abstände innerhalb einer WEA-Reihe, und findet unter allen möglichen Parameter-Kombinationen die mit dem höchsten Ertrag heraus.

In einfachem Gelände (z.B. auch Offshore) ist die Optimierung als Raster-Layout die bessere Methode, da die Methode des Freien Layouts, wenn die verfügbare Energie von Position zu Position nur geringfügig variiert, nur schwer die besten Positionen finden kann. Die energetisch optimale Anordnung in einer derartigen Situation besteht außerdem stets darin, die Abstände zwischen den WEA zu maximieren, was ein regelmäßiges Muster zur Folge hat. Dieses ist überdies auch aus optischen Gesichtspunkten zu bevorzugen.


Die Kurzanleitungen zu den verschiedenen Optimierungsmodi finden Sie am Anfang der Kapitel:


Start des Moduls

Der Lizenzierungsstatus des Moduls OPTIMIZE wird im Modulfenster in der Untergruppe Optimierung angezeigt:


DE Opti(10).png


Wenn OPTIMIZE im Modulfenster mit einem grünen Punkt erscheint, so ist es auf dem Rechner lizenziert. Ein gelber Punkt bedeutet, dass das Modul nicht lizenziert ist. Das Modul wird jedoch nicht über das Modulfenster, sondern über das Symbol DE Opti(11).png in der Symbolleiste oder über das "Werkzeuge"-Menü gestartet:


DE Opti(12).png


Berechnungsmethoden

Das WindPRO-Modul OPTIMIZE optimiert ein Windpark-Layout nach drei fundamental unterschiedlichen Methoden.

Bei allen Methoden ist die Voraussetzung, dass auf der Karte mit Hilfe des WEA-Flächen-Objekts diejenigen Flächen markiert werden, die zur Verfügung stehen (gegebenenfalls parzellenscharf; es können auch mehrere Teilflächen angegeben werden). Weiterhin können für diese Flächen oder Teilflächen Voraussetzungen angegeben werden, z.B. wie viele WEA minimal oder maximal dort platziert werden sollen, und es können Ausschlussflächen definiert werden.


Für die Energie-Optimierungen (A und B) wird eine vorher erstellte Windressourcenkarte des Areals benötigt. Bei einfachem Terrain mit einheitlichen Windbedingungen, für die ein regelmäßiges Layout mit Methode B erstellt werden soll (z.B. bei Offshore-Projekten) kann auch mit einer Weibull-Verteilung gearbeitet werden.


Methode A: Freies Layout

Automatische Energie-Optimierung eines freien Windpark-Layouts: OPTIMIZE ermittelt iterativ die Parkauslegung mit dem höchsten Energieertrag sowie unter Berücksichtigung der für die zu beplanenden WEA-Flächen angegebenen Einschränkungen.

Ein WEA-Typ, für den die Optimierung durchzuführen ist, kann aus dem Bestand des WEA-Katalogs ausgewählt werden oder neu definiert werden. Um eine Optimierung mit unterschiedlichen WEA zu ermöglichen, können diese vor dem Start der Optimierung auch direkt in die unterschiedlichen Areale eingegeben werden. Bestehende WEA können zur Berechnung des Parkwirkungsgrads bzw. in Hinsicht auf die Einhaltung der definierten Bedingungen bezüglich Anzahl, Einspeisekapazität und Abständen in die Berechnung einbezogen werden.


Die WEA können auf drei verschiedene Weisen platziert werden:

  • Automatisch Füllen: WindPRO versucht, so viele WEA wie möglich in der Fläche unterzubringen. Es wird an einer Ecke begonnen und dann einfach am nächstgelegenen Punkt, an dem aufgrund der Abstandsanforderungen WEA möglich sind die nächste WEA platziert, und so weiter.
  • Energie-Schnelloptimierung: WindPRO verwendet die beste Position (entsprechend der Windressourcenkarte) für die erste WEA. Die nächste WEA kommt an die nächstbeste geeignete Fläche und so weiter. Der Parkwirkungsgrad wird hierbei nicht berücksichtigt.
  • Energieoptimierung: Wie bei der Schnelloptimierung werden die energetisch besten Standorte verwendet, es wird dabei jedoch auch auf den Parkwirkungsgrad geachtet. Nachdem die zweite WEA platziert wurde, wird die erste WEA unter Berücksichtigung der Wake der zweiten WEA neu positioniert – dies wiederholt sich für jede neue WEA.


Methode B: Raster-Layout

Parkauslegung für Raster-Layouts (gerade parallele Linien mit gleichen Abständen zwischen WEA oder Bogen-Layout)

Dazu wird das Park-Design-Objekt benutzt; es kann eine automatische oder eine manuelle Optimierung durchgeführt werden.

Der manuelle Weg besteht darin, auf der Karte in den festgelegten WEA-Flächen mit Hilfe des Park-Design-Objekts Windenergieanlagen-Felder zu erzeugen und durch Drehung, Verschiebung und Veränderung der Abstände zu modifizieren. Das Programm verfolgt währenddessen Anzahl und Leistung der innerhalb des Gebiets befindlichen WEA. Wenn das erwünschte Layout vorliegt, kann es realisiert werden, d.h. es wird automatisch ein neuer Layer erzeugt, in den die innerhalb der WEA-Flächen befindlichen WEA als Neue-WEA-Objekte kopiert werden. Es können nacheinander mehrere Varianten auf verschiedenen Layern erzeugt werden, die dann Grundlage für weitere WindPRO-Berechnungen (z.B. Energie, Schall) sind.

Die automatische Optimierung eines regelmäßigen Layouts wird über das OPTIMIZE-Modul gestartet. Dort kann ein minimaler Parkwirkungsgrad (bzw. maximale Parkverluste) definiert werden, um sicherzustellen, dass Konfigurationen, die dieses Minimum nicht erfüllen, nicht berücksichtigt werden. Beim Start der Optimierung werden die Parameter sowie die Minima und Maxima, zwischen denen variiert werden soll, angegeben (z.B. Abstand zwischen WEA in einer Reihe). Der Optimierungsprozess besteht darin, dass sämtliche Parametervariationen und -kombinationen durchgespielt werden und die Konfiguration mit dem maximalen Ertrag ermittelt wird.


Methode C: Schalloptimierung

Die Schalloptimierung benötigt ein WEA-Layout und eine Anzahl definierte WEA-Betriebsmodi. Die Betriebsmodi der WEA werden in den WEA-Eigenschaften festgelegt als Level 0 (Standard), Level 1, Level 2 etc, wobei die Schallemissionen, aber auch die Produktion mit den höheren Levels abnimmt. Es müssen weiterhin Schall-Immissionsorte in der Umgebung der Windfarm definiert werden.

In den Optimierungseinstellungen wird für die Schalloptimierung das Ausbreitungsmodell ausgewählt (siehe DECIBEL).

Zunächst werden alle WEA maximal schallreduziert und eine Schallberechnung wird durchgeführt. Wenn an einem Immissionsort Richtwerte überschritten werden, wird die WEA mit dem dort höchsten Schallbeitrag aus dem Layout entfernt. Dieser Prozess wird so lange wiederholt, bis alle Immissionsrichtwerte eingehalten werden.

Die verbliebenen WEA werden dann auf den lautesten Schallmodus gesetzt und die Immissionen für die Rezeptoren werden berechnet. Finden Überschreitungen statt, wird die WEA, die am Immissionsort mit der höchsten Überschreitung den höchsten Schallbeitrag leistet, um eine Stufe reduziert. Dies wird fortgeführt, bis alle Immissionsrichtwerte eingehalten werden.

Wird die Kombination aus Energie- und Schalloptimierung gewählt, wird zuerst das Energieoptimierte Layout gefunden und dieses dann durch Entfernen und Reduzieren einzelner WEA schalloptimiert.



Zwei für das OPTIMIZE-Modul wichtige Objekte, das WEA-Flächen-Objekt und das Park-Design-Objekt werden am Ende dieses Kapitels erläutert.


OPTIMIZE: Freies Layout

Kurzanleitung

  • Etablieren Sie ein WEA-Flächen-Objekt und definieren Sie auf der Karte:
    • für die WEA zur Verfügung stehenden Flächen mit ihren Einschränkungen (z.B. WEA-Anzahl, Abstände der WEA)
    • gegebenenfalls zusätzlich Ausschlussflächen und Pufferzonen
  • Wenn noch keine Windressourcenkarte (RSF-/WRG-Datei) für das Gebiet vorliegt, berechnen Sie eine solche mit dem Modul RESOURCE
    • Optional: Laden Sie die Windressourcenkarte in ein Ergebnislayer auf der Karte und stellen Sie sie farbig dar.
  • Menü WerkzeugeOPTIMIZEFreies Layout
  • Definieren Sie die Voraussetzungen für den Optimierungsprozess.
  • Starten Sie die Berechnung. Das OPTIMIZE-Navigationsfenster erscheint.
  • Wenn Sie bereits ein Parklayout erstellt haben, starten Sie vom Navigationsfenster aus eine PARK-Berechnung dafür.
  • Optional: Erzeugen Sie dann ein Energie-Schnelllayout. Dies geht schnell, verwendet aber nur einen groben Optimierungsalgorithmus.
  • Starten Sie die Energieoptimierung. Diese ist genauer, dauert aber auch länger.
  • Nach evtl. weiteren Schritten: Stellen Sie ihr bevorzugtes Layout wieder her (Rechtsklick auf Zeile im OPTIMIZE-Navigationsfenster)
  • Schließen Sie das Navigationsfenster mit Ok.
  • Führen Sie für das gewählte Layout eine Ertragsberechnung mit dem PARK-Modul durch.


Vorbereitungen und Start

Bevor das OPTIMIZE-Modul gestartet wird, müssen die folgenden Voraussetzungen geschaffen werden:

Ein WEA-Flächen-Objekt DE Basis 2.9 Areal-Objekt (2).png, das die zur Verfügung stehende Fläche für das geplante Vorhaben enthält. Hier können Anforderungen für die minimale und maximale Anzahl von WEA und Leistung sowie den Mindestabstand definiert werden.

Eine Windressourcenkarte (RSF- oder WRG-Datei mit RESOURCE oder WAsP erzeugt) in einer ausreichenden Auflösung (typisch ist ein 50m-Raster). Mit dem WindPRO-Modul RESOURCE lässt sich die Karte gleich für mehrere Nabenhöhen in einem Durchgang berechnen und die Ergebnisse in einer RSF-Datei abspeichern. Dies ist dann hilfreich, wenn Sie WEA mit unterschiedlichen Nabenhöhen in der Optimierung verwenden wollen oder auch existierende WEA mit kleineren Nabenhöhen berücksichtigen müssen.

Der Optimierungsmodus Freies Layout akzeptiert auch ein METEO-Objekt zur Definition von einheitlichen Windverhältnissen über die ganze Fläche. Da sich dadurch keine unterschiedlichen Standortqualitäten darstellen lassen, ist damit die Anwendung dieses Optimierungsmodus allerdings nicht sinnvoll, es sollte die Methode OPTIMIZE: Raster-Layout gewählt werden.

Wählen Sie in der Symbolleiste am oberen Fensterrand das Icon für OPTIMIZE DE Opti(11).png (Alternativ: Menü WerkzeugeOPTIMIZE


DE Opti(12.1).png


Wenn dies die erste Optimierung im Projekt ist, geben Sie einen Namen dafür ein und fahren Sie mit Ok fort. Ansonsten klicken Sie auf Neu, um eine neue Optimierung zu starten.


DE Opti(15).png


Wählen Sie auf dem Register Hauptteil die Option Freies Layout. Passen Sie ggf. die Wake-Decay-Konstante für den Geländetyp an und fahren Sie auf dem Register Optimierung fort.


Register Freies Layout

DE Opti(20).png


Es stehen die folgenden Eingabemöglichkeiten zur Verfügung:

  • Das WEA-Flächen-Objekt, das in der Optimierung verwendet werden soll. Es darf mehrere Teilflächen enthalten
  • Ob Abstände von Schall-Immissionsorten berücksichtigt werden
  • Die .rsf- oder .siteres-Datei(en) durch das bzw. die die Windverhältnisse definiert werden
  • Die Standard-Nabenhöhe, die für den Optimierungsprozess verwendet wird (Auswahlmöglichkeiten werden durch die RSF-Dateien)
  • Die Rasterweite. OPTIMIZE platziert WEA nur auf Rasterpunkte im angegebenen Abstand. Standardeinstellung ist, dass die Rasterweite der *.rsf-Datei verwendet wird. Empfohlen werden Rasterweiten von 50 m bei kleineren und 100 m bei größeren Gebieten. Wenn höhere Auflösungen verwendet werden sollen, sollte der Parameter Simulierte Varianten vor Stopp der Optimierungs-Parameter erhöht werden (siehe dort)
  • Automatische Erzeugung von neuen WEA - muss ausgewählt werden, es sei denn es wurden bereits manuell neue WEA in der/den Fläche(n) platziert und es soll nur für diese eine Optimierung durchgeführt werden.
  • Wenn die automatische WEA-Erzeugung gewählt ist: Der zu erzeugende WEA-Typ


Zeige WEA-Optionen – Automatische Erzeugung von neuen WEA

Wenn bereits Neue-WEA-Objekte auf der Karte platziert wurden (in sichtbaren Layern), können Sie entscheiden, wie mit diesen während des Optimierungsprozesses verfahren werden soll:

  • Löschen und mit OPTIMIZE neu erzeugen
  • Beibehalten und aktuelle Positionen fixieren (wird verwendet, wenn bestimmte WEA an einer festgelegten Stelle stehen müssen und die restlichen WEA um diese herum optimiert werden sollen).
  • Beibehalten und Position optimieren (wird verwendet, um Projekte mit unterschiedlichen WEA-Typen und -Größen zu optimieren)

Zeige WEA-Optionen – KEINE automatische Erzeugung von neuen WEA Wenn bereits Neue-WEA-Objekte erzeugt und auf der Karte platziert sind (in sichtbaren Layern), können Sie entscheiden, wie mit diesen (bzw. denen, die Sie selbst noch manuell erzeugen; OPTIMIZE erzeugt keine zusätzlichen WEA) während des Optimierungsprozesses verfahren werden soll:

• Wechsel von WEA zwischen einzelnen Flächen erlaubt (wird verwendet, wenn Anzahl und Typen gegeben sind, aber durch die Optimierung herausgefunden werden soll, wo bzw. in welchen Teilflächen des WEA-Objekts die WEA platziert werden sollen) • WEA müssen in ihrer Flächen bleiben (wird verwendet, wenn mehrere Teilflächen jeweils mit unterschiedlichen WEA-Typen und Nabenhöhen bestückt werden müssen)

Schließlich können Sie als Anwender entscheiden, wie mit Neue-WEA-Objekten verfahren werden soll, die außerhalb der durch die RSF-Datei abgedeckten Fläche platziert sind. Diese können entweder in der Optimierung verwendet werden (indem sie von OPTIMIZE in die definierten WEA-Flächen geschoben werden) oder aber gelöscht werden. Da WindPRO keine Winddaten außerhalb der Windressourcenkarte besitzt, können diese WEA nicht in der Berechnung berücksichtigt werden, weshalb Sie zwischen den genannten Möglichkeiten entscheiden müssen.

Existierende-WEA-Objekte (blaue Symbole) bleiben stets an ihrer Position, werden aber nur in der Optimierung berücksichtigt, wenn Sie innerhalb der Windressourcenkarte (Grenzen der RSF-Datei) liegen. Stehen sie außerhalb dieser Fläche, wird WindPRO sie bei der Optimierung und den Berechnungen des Parkwirkungsgrads ignorieren.


Optimierungs-Parameter

DE Opti(21).png


WEA vor dem Fixieren: Für sehr große Windparks würde die Berechnungszeit nahezu gegen unendlich gehen, wenn alle möglichen Standorte und Konfigurationen getestet würden. Daher werden ab einem bestimmten Zeitpunkt die ersten WEA fixiert ("eingefroren"). Ist diese Zahl erreicht (im obigen Fall 20 WEA), endet der rekursive Optimierungsprozess für diese Anlagenzahl und diese bleiben fest an ihren Standorten stehen.

WEA pro Lauf nach dem Fixieren: Nach dem der erste Block von Anlagen fixiert ist, wird für die folgende WEA (in dem Fall die 21. WEA) der beste, verbliebene Standort hinsichtlich der totalen Energieproduktion gesucht. Der rekursive Optimierungsprozess wird jetzt jeweils für die folgenden WEA fortgesetzt. Auch hier lässt sich die Berechnungszeit auf Kosten der Qualität verkürzen, indem die Anzahl der WEA hoch gesetzt wird (z.B. auf 5 WEA).

Parkwirkung, Schrittweite Windrichtung / Windgeschwindigkeit: Jeder Optimierungsprozess erfordert eine hohe Anzahl von Einzelberechnungen. Daher lässt sich auch durch Erhöhung der Schrittweite der Windrichtung und Windgeschwindigkeit die Berechnungszeit verkürzen. Die Resultate mit der höchsten Präzision –wie auch immer- erhalten Sie natürlich wenn Sie die Werte auf 1° bzw. 1,0 m/s einstellen. Mit diesen Parametern wird auch immer die letzte Parkberechnung (deren Ergebnis dann im Navigationsfenster angezeigt wird) durchgeführt.

Simulierte Varianten bevor Stopp: Bei jeder neu hinzugefügten WEA ermittelt OPTIMIZE die angegebene Anzahl Layouts, für die laut Windressourcenkarte und einem vereinfachten Wake-Modell der beste Ertrag angenommen wird. Für jedes dieser Layouts wird dann eine Wake-Berechnung nach den o.g. Parkwirkungs-Spezifikationen durchgeführt und das beste Resultat weiter verwendet. Wird die Anzahl der simulierten Layouts erhöht, steigt die Berechnungszeit. Dies kann jedoch sinnvoll sein, wenn große Flächen zur Optimierung zur Verfügung stehen, wenn die Windverhältnisse innerhalb der Fläche sich nur schwach unterscheiden oder wenn eine fein aufgelöste Windressourcenkarte verwendet wird.

Beachten Sie, dass ein feines Raster die Anzahl der möglichen Layouts extrem erhöht und deshalb die Optimierung mit ihrer begrenzten Anzahl Iterationen (Standard: 50 pro Optimierungsschritt) eventuell nicht das beste Layout finden kann. Ein 10 m-Raster enthält beispielsweise 25x so viele mögliche Positionen wie ein 50 m-Raster, deshalb muss, um eine vergleichbare Optimierungsqualität zu erreichen, auch die Iterationsanzahl entsprechend skaliert werden. Die Berechnungszeit wird sich dann ebenfalls deutlich erhöhen.


Register Flächenübersicht

An dieser Stelle erscheint die Auflistung aller für den Optimierungsprozess definierten WEA-Flächen und ihrer Eigenschaften. Das Programm prüft die Eigenschaften der Teilflächen des WEA-Flächen-Objekts und die Angaben auf dem Register Optimierung und zeigt an, wie viele WEA bei den derzeitigen Einstellungen platziert würden. So können noch Änderungen vorgenommen werden, bevor die zeitraubende Berechnung gestartet wird.

DE Opti(22).png

Im obigen Beispiel sind 3 Erweiterungsflächen mit einer möglichen Gesamtanzahl von 23 WEA und 20.000 kW Leistung. Da der ausgewählte WEA-Typ – hier die ENERCON E-82/2MW– 2000 kW Nennleistung hat, können bei diesen Anforderungen maximal 10 WEA (20.000 kW geteilt durch 2.000 kW) platziert werden.

Anmerkung: Die Leistung des WEA-Typs wird hier lediglich in Beziehung zur maximalen Leistung gesetzt, die in der Zeile Summe Flächenanforderungen genannt ist, nicht zur maximalen Leistung der Teilflächen. Es ist deshalb möglich, dass nicht das korrekte Ergebnis angezeigt wird. Es kann weiterhin auch möglich sein, dass z.B. wegen der angegebenen Mindestabstände in den WEA-Flächen nicht alle geplanten WEA untergebracht werden können – dies ist in diesem frühen Stadium noch nicht absehbar, weshalb auch aus diesem Grund die Angabe zur Anzahl der WEA ungenau sein kann.

In der Zeile Insgesamt erforderlich kann eine zusätzliche Einschränkung für die Gesamtsumme angegeben werden. Wenn Sie z.B. drei Teilflächen mit einer Maximalanzahl von 10 WEA haben, aufgrund des elektrischen Netzes die Gesamtzahl aber auf 25 WEA beschränken müssen, können Sie für jede Teilfläche ein Maximum von 10 WEA, aber ein Gesamtmaximum von 25 WEA angeben. Die existierenden Einschränkungen können nur zusätzlich eingeschränkt werden, nicht jedoch aufgehoben, d.h. es würde z.B. nichts ändern, im genannten Beispiel ein Gesamtmaximum von 35 WEA anzugeben. Auch der Mindestabstand oder die Maximale Leistung ließe sich an dieser Stelle noch einmal einschränken (beim Mindestabstand ist eine Erhöhung eine Einschränkung)


Verwendung des OPTMIZE-Navigationsfensters

Mit OK öffnen Sie das OPTIMIZE Navigationsfenster.


DE Opti(23).png


Für die Optimierung werden immer alle sichtbaren WEA (durch sichtbare Layer bestimmt) sowie die automatisch durch OPTIMIZE erzeugten WEA verwendet.


Es stehen vier Berechnungsoptionenoptionen zur Verfügung:


Für jede Berechnung wird eine neue Zeile im Navigationsfenster erzeugt. Soll eine zuvor berechnete Konfiguration wiederhergestellt werden, klicken Sie die entsprechende Zeile im Navigationsfenster mit der rechten Maustaste an und wählen Sie Layout wiederherstellen aus dem Menü. Im gleichen Menü lässt sich eine Zeile auch löschen.


Auf Karte arbeiten: Schließt das Optimierungsfenster, so dass manuelle Anpassungen des Layouts auf der Karte vorgenommen werden. Diese können dann auch Ausgangspunkt einer der weiteren Berechnungsoptionen sein. Als Optirequest exportieren / Aus Optiresult importieren: Es ist möglich, Rauigkeits- und Orographieinformationen an externe Optimierungswerkzeuge in einer sog. Optirequest-Datei zu exportieren. Wenn das externe Optimierungswerkzeug eine Optiresult-Datei erzeugt hat, kann diese in OPTIMIZE importiert werden.


Wenn eine Berechnung gestartet wird, in der die Nabenhöhen der existierenden oder neu zu platzierenden WEA von denen der Windressourcenkarte abweichen, so erscheint automatisch das folgende Fenster. Hier lassen sich dann die Höhen spezifizieren, die Ihrer Meinung nach das Windangebot am besten für den gewählten WEA-Typ beschreiben.


DE Opti(24).png


PARK-Berechnung

Diese PARK-Berechnung unterscheidet sich in zweierlei Hinsicht von der des Moduls PARK:

  • die Windverhältnisse werden aus der bereits berechneten Windressourcenkarte gelesen
  • bezüglich Richtungssektoren und Windgeschwindigkeitsklassen wird in einer gröberen Auflösung gerechnet (siehe Optimierungs-Parameter).

Beides führt dazu, dass die Berechnung deutlich schneller ist als eine reguläre PARK-Berechnung, was die Vielzahl an Einzelberechnungenerst ermöglicht, die innerhalb einer Optimierung durchgeführt werden müssen. Das Ergebnis ist allerdings auch weniger genau. Deshalb sollte für ein finales Optimierungsergebnis stets auch noch eine Berechnung mit dem PARK-Modul durchgeführt werden.


Automatisch füllen

Diese Option füllt die WEA-Fläche mit so vielen WEA wie unter den gegebenen Mindestabständen darin platziert werden können. Dies ist keine wirkliche Optimierung, eher ein Weg um herauszufinden wie viele WEA maximal untergebracht werden können.


Energie-Schnelloptimierung

Diese Option realisiert ein simples Layout (Entwurf) auf der Basis der Windressourcenkarte und der Abschattungsverluste. Dabei werden die Abstände in Neben- und Hauptwindrichtungen sowie Standorte höheren Windpotentials für die neuen WEA berücksichtigt. Diese Funktion liefert nicht unbedingt die besten Ergebnisse, gibt Ihnen aber einen sehr schnellen Überblick der zu erwartenden Produktionswerte und Abschattungsverluste. Gleichzeitig wird ein mögliches Layout für den Windpark skizziert. An dieser Stelle können Sie Ihre Eingabedaten noch einmal prüfen oder – basierend auf dem Parklayout-Entwurf - den Windpark manuell optimieren.


Energieoptimierung

Im Optimierungsprozess wird eine große Anzahl Windfarm-Layouts hinsichtlich einer optimalen Konfiguration mit den höchsten Ertragswerten auf der Basis der Gitterauflösung, der Windverhältnisse, Nabenhöhen und Randbedingungen für die einzelnen Flächen und für den den Optimierungsprozess geprüft. Für große Windparks kann diese Berechnung sehr viel Zeit in Anspruch nehmen. Insbesondere bei großen Flächen oder feiner Rasterung sollte der Parameter Simulierte Varianten vor Stopp der Optimierungs-Parameter erhöht werden (siehe dort).


Beispiel eines Optimierungsprozesses

Unten wird anhand eines Beispiels gezeigt, wie ein Optimierungsprozess aussehen könnte, um die unterschiedlichen Funktionen und Einsatzmöglichkeiten des Moduls OPTIMIZE aufzuzeigen.

  • zunächst wird ein Energie-Schnelllayout entworfen,
  • dann ein kompletter Optimierungsprozess durchlaufen.
  • Eine oder mehrere WEA werden verschoben, um das visuelle Layout zu optimieren, und eine PARK-Berechnung wird gestartet.
  • Ggf. Wiederholung des letzten Schritts.

Zunächst wurde ein Schnelllayout erzeugt und dann eine volle Energieoptimierung durchgeführt:

DE Opti(25).png


Wenn die Energieoptimierung durchgelaufen ist, klicken Sie auf Auf Karte arbeiten. Das Optimize-Navigationsfenster schließt sich. Rechtsklicken Sie auf eine WEA und wählen Sie Abstandskreise anzeigen. Die Abstandskreise oder –ellipsen, die als Minimalabstand im WEA-Flächen-Objekt definiert wurden, werden sichtbar – hier 5 Rotordurchmesser in Hauptwindrichtung (Nord) und 3 Rotordurchmesser in Nebenwindrichtung.


Wir bewegen einige WEA, die ungünstig platziert sind, an bessere Positionen. Vielleicht ergibt sich hierdurch auch eine bessere Produktion – denken Sie daran, dass OPTIMIZE mit Positionen in einem festen Raster arbeitet und eine begrenzte Anzahl Iterationen durchführt.

Kehren Sie in das OPTIMIZE-Navigationsfenster zurück und klicken Sie auf PARK-Berechnung, um das Ergebnis zu aktualisieren.

DE Opti(27).png


Wenn wir die letzte Änderung bereuen, können wir auf die vorletzte Zeile der Ergebnisliste rechtsklicken und bekommen die Optionen:

  • Details/Grafiken
  • Layout wiederherstellen
  • Zeile löschen

Die Option Layout wiederherstellen kann für alle Windpark-Konfigurationen vorangegangener Berechnungen, die im Navigationsfenster dargestellt sind, verwendet und als Ausgangspunkt für erneute Modifikationen benutzt werden.

Unter Details/Grafiken folgen die Ergebnisse der PARK-Berechnung in tabellarischer Form. Für jede WEA (existierende und neue WEA) sind die Werte für die Energieproduktion, den Parkwirkungsgrad sowie die Koordinaten des Mikrostandortes dargestellt. Alle Daten können über die Zwischenablage in andere Programme kopiert werden. Durch Anklicken der Kopfzeilen werden die Daten sortiert.


DE Opti(28).png


Grafiken führt zu einer grafischen Ansicht. Neben der Energieproduktion ist auch der Parkwirkungsgrad jeder einzelnen WEA dargestellt. Auch diese Grafik lässt sich über die Zwischenablage in beliebige Text- oder andere Windows-Dokumente kopieren.


DE Opti(29).png


Beenden der Berechnung

Wenn die Optimierung beendet ist, kann das Navigationsfenster mit Schließen verlassen werden. Das aktuelle Layout bleibt auf der Karte bestehen. Wenn die OPTIMIZE-Berechnung zu einem späteren Zeitpunkt wieder geöffnet wird, sind auch die bisherigen Optimierungsschritte weiterhin verfügbar und ihre Layouts können wiederhergestellt werden.

Beachten Sie, dass die berechneten Erträge auf einer vereinfachten Version des PARK-Modells basieren und deshalb nicht dasselbe Ergebnis liefern wie das PARK-Modul. Weiterhin kann die verwendete Nabenhöhe aus der RSF-Datei von der tatsächlichen Nabenhöhe abweichen. Es empfiehlt sich deshalb, im Anschluss eine normale PARK-Berechnung für das optimierte Layout durchzuführen.



OPTIMIZE: Raster-Layout

Kurzanleitung

  • Etablieren Sie ein WEA-Flächen-Objekt und definieren Sie auf der Karte:
    • für die WEA zur Verfügung stehenden Flächen mit ihren Einschränkungen (z.B. WEA-Anzahl, Abstände der WEA)
    • gegebenenfalls zusätzlich Ausschlussflächen und Pufferzonen
  • Der Optimierung kann eine Windressourcenkarte (RSF-/WRG-Datei) oder ein METEO-Objekt zugrunde gelegt werden. Erzeugen Sie ggf. die nötige Datengrundlage, indem Sie ein METEO-Objekt erzeugen bzw. eine Windressourcenkarte berechnen (RESOURCE.
    • Optional: Laden Sie die Windressourcenkarte in ein Ergebnislayer auf der Karte und stellen Sie sie farbig dar.
  • Erzeugen Sie ein Park-Design-Objekt und geben Sie dessen Anfangs-Parameter ein.
  • Menü WerkzeugeOPTIMIZERaster-Layout

Definieren Sie die Voraussetzungen für den Optimierungsprozess.

  • Starten Sie die Berechnung. Das OPTIMIZE-Navigationsfenster erscheint. Starten Sie mit einer PARK-Berechnung für das Park-Design-Objekt. Setzen Sie danach die zu optimierenden Parameter und deren Grenzen und starten Sie die Energieoptimierung.
  • Passen Sie gegebenenfalls die zu variierenden Parameter noch an und starten Sie die Optimierung erneut, bis das beste Layout gefunden ist. Realisieren Sie dieses, indem Sie mit der rechten Maustaste auf das Park-Design-Objekt klicken und Realisieren wählen.
  • Schließen Sie das Navigationsfenster mit Ok.
  • Führen Sie für das gewählte Layout eine Ertragsberechnung mit dem PARK-Modul durch.


Vorbereitung und Start

Die automatische Optimierung eines regelmäßigen Musters besteht darin, dass bestimmte von Ihnen gewählte Parameter (z.B. Abstände der WEA innerhalb der Reihe, Verdrehung des Gitters) innerhalb der von Ihnen definierten Grenzen variiert werden. Es werden alle möglichen Parameterkombinationen ausprobiert und die mit dem höchsten Ertrag ausgegeben.

Dieser Vorgang wird hier anhand eines Offshore-Projekts demonstriert. Zunächst muss das Gebiet, das für die Errichtung von WEA zur Verfügung steht, definiert werden. Die Karte unten zeigt einen Ausschnitt aus einer Studie zu möglichen Offshore-Standorten; Diese werden in WindPRO in Form eines WEA-Flächen-Objekts abdigitalisiert.

Die Windressourcen am beplanten Standort sind gleichmäßig verteilt, deshalb kann als Grundlage für die Optimierung ein METEO-Objekt mit einer Weibull-Verteilung und Häufigkeitsverteilung verwendet werden.

Weiterhin wird in der Abbildung ein Park-Design-Objekt dargestellt, das als erster Entwurf über die WEA-Fläche gelegt wurde.


DE Opti(13).png DE Opti(14).png


Die WEA innerhalb der Fläche sind grün, die außerhalb rosa. Jetzt muss entschieden werden, welche Bedingungen erfüllt werden müssen und welche Parameter variiert werden sollen. Das Berechnungsmodul OPTIMIZE wird gestartet.


DE Opti(15.1).png


Im Allgemeinen wird die Ausbreitungskonstante auf 0,075 gesetzt, für Offshore-Windfarmen ist aber 0,041 ein besserer Wert.

Wählen Sie die Option Raster-Layout


Register Raster-Layout

DE Opti(16).png


Wählen Sie das Park-Design-Objekt (sofern mehrere existieren) und fügen Sie eine Windressourcen-Datei hinzu oder wählen ein METEO-Objekt aus. Weiterhin kann ein minimaler Parkwirkungsgrad gewählt werden – Layouts, deren Parkwirkungsgrad darunter liegen, werden ignoriert.

Wird das Häkchen Offshore-Windfarm gesetzt, kann unter Offshore-Optionen ein Linienobjekt mit Wassertiefen ausgewählt werden oder es kann eine Konstante Tiefe verwendet werden. Diese Werte werden verwendet, wenn die Ergebnisse später in eine Datei exportiert werden.


Verwendung des OPTIMIZE-Navigationsfensters

Die Optimierung wird mit Ok gestartet und das OPTIMIZE-Navigationsfenster erscheint.


DE Opti(17).png

Eine PARK-Berechnung kann durchgeführt werden, um einen Referenzertrag für das erste manuelle Layout zu erhalten. Das Ergebnis erscheint in der Liste.

Während des folgenden Ablaufs kann jederzeit mittels der Schaltfläche Auf Karte arbeiten das Optimize-Navigationsfenster vorübergehend geschlossen und manuelle Änderungen am Layout vorgenommen werden. Nach der Rückkehr ins Navigationsfenster kann dann der Effekt der manuellen Änderung mit PARK-Berechnung evaluiert werden.


Die Aufgabe besteht nun darin, die Energieproduktion innerhalb der WEA-Fläche zu maximieren und dabei den minimalen Parkwirkungsgrad nicht zu unterschreiten.


DE Opti(18).png


Das Park-Design-Objekt ist an der WEA in der südwestlichen Ecke fixiert. Die Parameter, die variiert werden können, sind:

  • X-Koordinate der fixierten WEA
  • Y-Koordinate der fixierten WEA
  • Anzahl Reihen
  • Anzahl WEA pro Reihe
  • Abstand der Reihen
  • Abstand innerhalb der Reihen
  • Drehwinkel
  • Neigungswinkel und
  • Reihen-Offset

Haken Sie die zu variierenden Parameter an und geben Sie sinnvolle Intervalle und Schrittweiten an.

Starten Sie die Optimierung mit Energieoptimierung.


In der Spalte Optimal wird die beste Parameterkombination angezeigt, in der Liste der Optimierungsergebnisse oben der Ertrag und der Parkwirkungsgrad. Im Beispiel konnten durch Parametervariation bis zu 15 WEA in der Fläche untergebracht werden. Der Parkwirkungsgrad sank dabei leicht auf 90,2%, der Ertrag verbesserte sich aber um rund 20% auf 115 GWh.

Jetzt können weitere Optimierungsschritte folgen, z.B. indem die Parameter noch einmal in kleineren Schritten um die aktuelle Konfiguration zu variieren oder indem weitere Parameter hinzugefügt werden. Es können auch andere WEA-Typen oder ein anderes Muster in den Eigenschaften des Park-Design-Objekts ausgewählt werden und dann die Optimierung mit neuen Parametern durchgeführt werden. Die Optimierungsergebnisse werden der Liste im OPTIMIZE-Navigationsfenster hinzugefügt und ein früheres Ergebnis kann durch einen Rechtsklick auf die entsprechende Zeile wieder hergestellt werden.

So wird die Optimierung zu einem interaktiven Prozess, bei dem der Anwender die Spezifikationen liefert und die Software das langwierige Durchprobieren von Varianten übernimmt.

Ein Klick mit der rechten Maustaste in den Parameter-Bereich des OPTIMIZE-Navigationsfensters bietet die folgenden weiteren Möglichkeiten:


DE Opti(19).png


Spalte Anfang → Aktuell: Kopiert den Inhalt der Spalte Anfang in die Spalte Aktuell. Die Parameter in der Spalte Aktuell sind diejenigen, mit denen aktuell gerechnet wird.

Spalte Optimal → Aktuell: Wie oben, nur mit Inhalt der Optimal-Spalte.

In Zwischenablage kopieren: kopieret die komplette Parameter-Tabelle in die Zwischenablage, z.B. zur Weiterverarbeitung in einer Tabellenkalkulation.

Aus Zwischenablage einfügen: wie oben, nur in die andere Richtung.

Mit aktueller Konfiguration rechnen: Führt eine PARK-Berechnung mit den Parametern in der Aktuell-Spalte durch.

Aktuelle Werte ins ParkDesign-Objekt übertragen: Aktualisiert Parameter des Park-Design-Objekts mit den Werten der Aktuell-Spalte.

Aktuelles Layout realisieren: Realisiert derzeitigen Zustand des Park-Design-Objekts (siehe dort).

Parametervariation anhalten: Bricht einen Optimierungs-Durchlauf vor Beendigung ab.



OPTIMIZE: Schalloptimierung durch entfernen/reduzieren sichtbarer WEA

Kurzanleitung



Eine häufige Einschränkung für ein Windparklayout sind die Lärmimmissionen an benachbarten Gebäuden. Tatsächlich ist die Energieoptimierung in vielen Fällen fast irrelevant im Vergleich zur Schallproblematik. WEA-Schall im Allgemeinen wird auf der Seite DECIBEL behandelt.

Leider kann in den Energieoptimierungsläufen nicht für jedes getestete Layout eine Schallberechnung durchgeführt werden – dies würde eine bereits jetzt zeitaufwändige Berechnung inakzeptabel langsam machen.

Stattdessen lassen sich in WindPRO einige Teillösungen umsetzen.

Eine sehr nützliche Methode ist es, die Interaktiven Isophonen (DECIBEL-Modul) zu verwenden, um das Layout manuell zu optimieren. Eine derartige Prozedur könnte nach einer Energieoptimierung oder dem Automatischen Füllen angewendet werden, um ein Anfangslayout zu erhalten.

Eine zweite Option, die unten erläutert wird, ist es, eine Schalloptimierung eines festen Layouts durchzuführen. Da die meisten WEA-Typen schalloptimiert (auf Kosten der Produktion) betrieben werden können, können so Layouts, die ansonsten aufgrund von Schalleinschränkungen nicht umsetzbar wären, möglich werden. Die Schalloptimierung in WindPRO findet die beste Möglichkeit, die Emissionen zu begrenzen bei minimaler Produktionseinbuße.


Schallreduzierte WEA

Aktuelle WEA können in der Regel auf Kosten der Produktion schalloptimiert betrieben werden ("Schalloptimierte Betriebsmodi"). Der Ertragsoptimierte Betriebsmodus wird in WindPRO "Level 0" genannt und ist der Standardzustand einer WEA, die auf der Karte platziert wird.

Es gibt zwei Strategien, um die Schallemissionen zu reduzieren, nämlich Reduktion von sowohl Leistung als auch Drehzahl, oder nur Reduktion der Drehzahl. Welche Variante mit welchem WEA-Typ möglich ist, hängt von deren elektrischen Eigenschaften ab.


DE Opti(30).pngDE Opti(31).png


Die Schalldatenauswahl für den Zweck Optimierung findet in den Eigenschaften eines WEA-Objekts statt, indem ein Satz von Leistungs-/Schall-Paaren ausgewählt wird. Dies kann für alle WEA identisch oder für jede WEA individuell geschehen. Verwendet werden für jede WEA nur die Leistungs-/Schall-Paare, die im jeweils ausgewählten Satz enthalten sind.


Schall-Immissionsorte

Für die Optimierung müssen Schall-Immissionsorte auf der Karte definiert werden; siehe hierzu die verlinkte Seite.

OPTIMIZE verwendet Schall-Immissionsorte auf sichtbaren Layern, es kann also notwendig sein, die Schall-Immissionsorte sinnvoll auf Layern zu organisieren. Wenn z.B. eine Schallreduktionsstrategie für Tags und eine für Nachts gilt, können zwei ansonsten identische Sets Schall-Immissionsorte, die aber unterschiedliche Immissionsrichtwerte haben, auf unterschiedlichen Layern liegen.

Im Beispiel unten gibt es drei Schall-Immissionsorte – zwei Wohnhäuser und ein Friedhof. Das gegebene Layout ist das Ergebnis der Energieoptimierung. Beachten Sie, dass das Layout ohne Mindestabstände zu den Wohngebäuden berechnet wurde, so dass sich eine ungünstige Ausgangslage ergibt.


DE Opti(32).png


Schalloptimierung – Einstellungen

Wenn noch kein zu prüfendes Layout vorhanden ist, verwenden Sie ggf. die Füllen-Funktion des WEA-Flächen-Objekts, um ein erstes Layout zu erzeugen. Dabei muss die Fläche mit WEA gefüllt werden, bei denen die Schalldatenauswahl für den Zweck Optimierung erfolgt ist (siehe hier, Ende des Abschnitts).

Wählen Sie in der Symbolleiste am oberen Fensterrand das Icon für OPTIMIZE DE Opti(11).png.

Wählen Sie den Berechnungstyp Schalloptimierung durch entfernen/reduzieren von WEA.


DE Opti(15).png


Gehen Sie weiter zum Register Freies Layout


DE Opti(34).png


Wählen Sie das WEA-Flächen-Objekt, wenn mehrere vorhanden sind.

Die Option Automatische Erzeugung neuer WEA hat bei diesem Optimierungsmodus keine Funktion.

Wählen Sie das korrekte Schallberechnungs-Modell und starten Sie die Optimierung mit Ok. Wie bei den anderen Optimierungen öffnet sich das Optimize-Navigationsfenster.


DE Opti(35).png


Schalloptimierung startet die Schalloptimierung wie hier unter der Überschrift Methode C beschrieben.

Eine neue Zeile im Optimize-Navigationsfenster informiert über die resultierende WEA-Anzahl.

Für die WEA-Objekte, für die schallreduzierte Modi nötig sind, sind die entsprechenden Datensätze nun ausgewählt. Für eine übersichtliche Darstellung rechtsklicken Sie auf die Ergebniszeile und wählen Sie Details/Grafiken. In der Detailtabelle sind die reduzierten Modi angegeben.



OPTIMIZE: Unregelmäßiges Muster mit anschließender Schalloptimierung

Kurzanleitung

  • Folgen Sie den Vorbereitungsschritten der Optimierung für Freies Layout sowie denen der Schalloptimierung durch entfernen/reduzieren von WEA
  • Im OPTIMIZE-Navigationsfenster können sowohl Energie-Optimierungen (Energie-Schnelllayout / Energieoptimierung) durchgeführt werden als auch danach eine Schalloptimierung, um das gefundene Layout so lange zu reduzieren, bis die Schallrichtwerte eingehalten werden. Mit der PARK-Berechnung lässt sich überprüfen, wie sich die Schallreduktionen auf den Ertrag auswirken.


Die Schall- und Energieoptimierung ist eine Kombination der Energieoptimierung für ein Freies Layout und der Schalloptimierung. Es ist nicht möglich, in einem Durchlauf beide Aspekte zu optimieren, aber Sie können vom Optimize-Navigationsfenster aus beide Optimierungstypen aufrufen.

Die Einstellungen sind eine Kombination der Einstellungen beider Methoden:


DE Opti(36).png


Alle Parameter wurden in den Abschnitten Freies Layout und Schalloptimierung bereits beschrieben.

Der Vorteil dieser Variante ist es, dass sofort die Konsequenzen der Schalloptimierung in Bezug auf die Ertragseinbußen sichtbar sind.

Im Beispiel unten wurde zunächst ein manuelles Layout erstellt (Zeile 1) und dann eine Energieoptimierung durchgeführt (Zeilen 2 und 3). Die Schallreduktion (Zeile 4)hat dann zwei der WEA entfernt und Schallreduktionen auf andere WEA angewandt, so dass der Ertrag sich um 13,7% gegenüber dem Originallayout reduziert hat.


DE Opti(37).png


Ein Doppelklick auf die letzte Ergebniszeile offenbart, welche WEA wie stark schallreduziert wurde:


DE Opti(38).png



Objekte

WEA-Flächen-Objekt

Das WEA-Flächen-Objekt DE Basis 2.9 Areal-Objekt (2).png ist eine Sonderform des Areal-Objekts, das zur Definition der Außengrenzen der Windfarmfläche verwendet wird. Zur allgemeinen Anwendung des WEA-Flächen-Objekts siehe die Seite zum Areal-Objekt.

Das WEA-Flächen-Objekt kann verwendet werden, um eine geschlossene Fläche oder mehrere räumlich getrennte Parzellen, für die Landnutzungsverträge bestehen, zu definieren. Zur die Anwendung des OPTIMIZE-Moduls ist das WEA-Flächen-Objekt zwingend notwendig.


DE Basis 2.9 Areal-Objekt (16).png


Die Eigenschaften von WEA-Flächen werden nicht wie beim Areal-Objekt über Flächentypen definiert, sondern jede Einzelfläche hat individuelle Eigenschaften. Diese werden beim Erstellen (siehe Bearbeitungsmodus) einer Fläche abgefragt:


DE Basis 2.9 Areal-Objekt (17).pngDE Basis 2.9 Areal-Objekt (18).png

Ausschlussflächen (Keine WEA): Ist das Häkchen nicht gesetzt, gilt die Fläche als WEA-Fläche (erstes Bild). Das OPTIMIZE-Modul berücksichtigt WEA-Flächen und deren Eigenschaften bei einem automatisch optimierten Layout. Mit gesetztem Häkchen ist es eine Ausschlussfläche mit reduzierten Eigenschaften (zweites Bild). In Ausschlussflächen (und deren Pufferzonen, s.u.) werden durch OPTIMIZE keine WEA platziert.

Leistung, Anzahl WEA und Min.Abstand zw. WEA: Diese Einstellungen sind ausschließlich relevant für die Anwendung des Moduls OPTIMIZE). Im optmierten Layout wird angestrebt, alle gewählten Kriterien zu berücksichtigen. Widersprechen sich die Kriterien, so stoppt die Optimierung, bevor die erste Maximalforderung überschritten wird, auch wenn andere Minimalforderungen noch nicht erfüllt sind. Wenn manuell WEA in der Fläche platziert werden, finden diese Kriterien keine Anwendung.

Min.Abstand zw. WEA: Kreisförmig definiert einen Abstandskreis um die WEA, Elliptisch eine Abstandsellipse (definiert durch große und kleine Halbachse sowie einen Winkel – üblicherweise die Hauptwindrichtung). Wenn eine WEA innerhalb der WEA-Fläche steht, werden in diesem Abstand von OPTIMIZE keine anderen WEA platziert. Um Abstände zu einer WEA zu berücksichtigen, die eigentlich außerhalb der Fläche steht, muss die WEA entweder in die Fläche integriert werden (durch Flächenerweiterung), oder der Abstand zur WEA muss durch Anpassung der Flächengrenzen abgebildet werden (Flächenverkleinerung). Wird kein Min. Abstand eingegeben, so verwendet WindPRO den doppelten Rotordurchmesser des optimierten WEA-Typs als Mindestabstand.

Pufferzone: Im definierten Abstand zum Rand der Fläche werden von OPTIMIZE keine WEA platziert. Der Abstand wird bei WEA-Flächen vom Rand nach innen eingehalten, bei Ausschlussflächen nach außen. Pufferzonen werden nach Beenden des Bearbeitungsmodus grafisch auf der Karte angezeigt. Die Pufferzonen werden von OPTIMIZE eingehalten, es können jedoch manuell WEA in einer Pufferzone platziert werden.

Zusammen mit der Möglichkeit, Shapefiles zu importieren, stellt das WEA-Flächen-Objekt mit Ausschlussflächen und Pufferzonen eine bequeme Möglichkeit dar, Restriktionen zu visualisieren und das Micrositing zu vereinfachen.

Die Eigenschaften einer Teilfläche (sowohl Ausschluß- als auch WEA-Fläche) können im Nachhinein geändert werden:

WEA-Flächen-Objekt Eigenschaften → Einzelfläche in Liste markieren → Eigenschaften .

Nach der Änderung wird windPRO fragen, ob Flächen gleichen Namens / gleicher Eigenschaften ebenfalls geändert werden sollen. Dies stellt insbesondere bei umfangreichen importierten Shapefiles eine komfortable Möglichkeit dar, Darstellungsart und/oder Pufferzonen zu ändern.


Das WEA-Flächen-Objekt birgt weiterhin einige spezielle Möglichkeiten, die im Folgenden vorgestellt werden.


Gefälle in der WEA-Fläche

DE Basis 2.9 Areal-Objekt (19).png

Mit dem Knopf Gefälle kann ein Gefälle-Schwellwert angegeben werden und Flächen, deren Gefälle über diesem Wert liegen, werden als Ausschlussflächen definiert. Hierzu wird ein Höhenlinien- oder Höhenraster-Objekt benötigt.


Füllen der Fläche mit WEA

Mit dem Füllen-Knopf werden so viele WEA eines bestimmten Typs innerhalb der WEA-Fläche platziert, wie möglich. Dies ist ein schneller Weg, um das maximale Potenzial einer Fläche auszuloten.

Voraussetzung ist, dass für alle Teilflächen ein einzuhaltender Mindestabstand zwischen WEA angegeben ist. Bestehende WEA-Objekte innerhalb der Fläche werden dabei nicht berücksichtigt.



Park-Design-Objekt



DE Opti(1).png


Das Park-Design-Objekt erzeugt ein regelmäßiges Muster von WEA mit der Möglichkeit, die Anzahl und Leistung aller WEA innerhalb der Fläche eines WEA-Flächen-Objekts zu kontrollieren.

Platzieren Sie ein Park-Design-Objekt in den WEA-Flächen (die genaue Position können Sie später noch durch Verschieben finden). Das Fenster mit den Objekt-Eigenschaften öffnet sich; Wählen Sie auf dem Register WEA-Typ den WEA-Typ aus und wechseln Sie dann zum Register Gitter:


DE Opti(2).png


Es sind die folgenden Muster verfügbar:


DE Opti(3).png


Wählen Sie das gewünschte Muster (Beispielgrafiken siehe unten). Die Eingabefelder auf dem Register Gitter ändern sich entsprechend dem gewählten Muster. Geben Sie zunächst die Anzahl WEA pro Reihe und Spalte ein und definieren Sie gegebenenfalls Mindestabstände zwischen WEA, die nicht unterschritten werden dürfen (unter Einheit für Abstände können Sie auch auswählen, dass alle Abstände als Vielfache des Rotordurchmessers angegeben werden).

Verlassen Sie dann das Fenster mit OK, da Sie die meisten übrigen Einstellungen auch direkt grafisch auf der Karte treffen können.

Die Layouts sehen auf der Karte so aus:


DE Opti(4).png


Die Pfeile kennzeichnen Markierungspunkte, an denen das Layout, wenn es auf der Karte markiert ist, in die entsprechenden Richtungen gezogen werden kann.

Es gibt in jedem Layout eine WEA, die mit einem Kreis markiert ist ("fixierte WEA"):


DE Opti(5).png


Diese WEA bleibt bei allen Manipulationen (außer Komplett-Verschiebung) stets am gleichen Ort, d.h. wenn das Layout zum Beispiel gedreht wird, dreht es sich um diese WEA. Die fixierte WEA kann geändert werden: Rechtsklick auf eine andere WEA → als fixierte WEA markieren .

Der einzige Parameter, der nicht grafisch (d.h. auf der Karte) verändert werden kann, ist die Verschiebung für jede zweite WEA-Reihe, die im Layout Parallele Reihen möglich ist (siehe unten). Diese muss in den Objekt-Eigenschaften eingestellt werden.


DE Opti(6).png


Wenn Sie das WEA-Layout auf der Karte modifizieren, wird ständig von der Software überprüft, welche der WEA innerhalb und welche außerhalb der Fläche des WEA-Flächen-Objekts liegen (falls mehrere WEA-Flächen-Objekte existieren, desjenigen, das in den ParkDesign-Objekt-Eigenschaften, Register Gitter eingestellt ist). WEA innerhalb des WEA-Flächen-Objekts werden grün dargestellt, WEA außerhalb in rosa.


DE Opti(7).png


Klicken Sie das Park-Design-Objekt mit der rechten Maustaste an und wählen Sie aus dem Menü Informationsfenster, und es wird ein Fenster angezeigt, anhand dessen sich die Einhaltung der Zielvorgaben für die Teilflächen des WEA-Flächen-Objekts (z.B. bezüglich installierter Leistung) überprüfen lässt:


DE Opti(8).png


Die Informationen Anlagenzahl und Leistung entsprechend der definierten WEA-Flächen und Randbedingungen (Abstände) werden ebenso angezeigt wie die Differenz der noch ausstehenden und zu platzierenden WEA. Wenn Sie das Objekt verändern, wird diese Statustabelle aktualisiert.


Realisierung von WEA in einem WEA-Flächen-Objekt

Wenn die gewünschte Anzahl von WEA innerhalb der Flächen des WEA-Flächen-Objekts liegt, kann das Objekt realisiert werden:

Rechtsklick auf Objekt → Realisieren .

Die grün dargestellten WEA ändern ihre Farbe in rot und können dann als normale WEA-Objekte bzw. WEA-Reihen behandelt werden. Diese befinden sich auf einem automatisch erzeugten neuen Layer (vgl. Abbildung unten).

Das ParkDesign-Objekt existiert weiterhin, es kann modifiziert werden und dazu dienen, weitere neue Varianten auf neuen Layern zu erzeugen.

Wenn Sie alle relevanten Layouts erzeugt haben, wechseln Sie zum Projektmanager (Berechnungsfenster) und führen Sie die benötigten Berechnungen aus


DE Opti(9).png