METEO-Analyzer (DE)

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Starten Sie den METEO-Analyzer im Fenster Karten und Objekte über das Symbol [[image:]] in der oberen Symbolleiste oder über das Werkzeuge-Menü.

Der METEO-Analyzer arbeitet direkt mit den Daten, die in den METEO-Objekten des Projekts enthalten sind. Gegenüber diesen hat er den Vorteil, dass er mit mehreren METEO-Objekten (=Messmasten) parallel arbeiten kann und deshalb auch Operationen vornehmen kann, die innerhalb eines METEO-Objekts nicht möglich wären, z.B.:

• Grafischer Vergleich von Höhen mehrerer Messmasten (Register Grafiken)
• Zeitgleiche Daten mehrerer Masten aktivieren / deaktivieren (Register Grafiken)
• Daten von einer Höhe zu einer anderen übertragen, mit optionaler Skalierung (Register Substitution)
• Kreuzvorhersage – Konfigurieren und Durchführen einer Kreuzvorhersage, basierend auf WAsP, zwischen verschiedenen Höhen / Masten (zur Überprüfung der Genauigkeit der Vertikalen und Horizontalen Extrapolation (Register Kreuzvorhersage)
• Erzeugen von Ein-Jahres-Zeitreihen /(*.wti) als Schablone für die saisonale und tägliche Variation des Windes, z.B. für PARK-Berechnungen ohne lokale Zeitreihen oder für Verlustberechnungen (Register Jährliche Variation)
• Erzeugen neuer Zeitreihen mittels des Scalers (Register Scaling)

Hier wird der Begriff "Messmast" synonym mit "METEO-Objekt" verwendet, auch wenn es sich bei einem METEO-Objekt nicht unbedingt um einen tatsächlichen Messmast handeln muss, z.B. bei MERRA- oder EmdConWx-Daten.

Anwendungsbeispiel für den METEO-Analyzer: Datensubstitution

Die einzige Windfahne an Messmast A ist für einen Monat ausgefallen. Dies macht sämtliche Daten während dieser Periode unbrauchbar, da ohne Richtungssignal keine Zuordnung der Windgeschwindigkeiten zu einem Sektor vorgenommen werden kann.

Es existiert jedoch ein benachbarter Messmast B.

Nutzen des METEO-Analyzers:

• Prüfen der Korrelation der Richtungssignale beider Messmasten außerhalb des fehlenden Monats
• Wenn die Richtungssignale dort ausreichend gut korrelieren: Übertragung der Richtungssignale von Mast B in den Zeitraum mit fehlenden Daten von Mast A.

Bei einem derartigen Vorgehen muss natürlich klar sein, dass darauf aufbauende Ergebnisse eine höhere Unsicherheit haben, als wenn die Windfahne intakt geblieben wäre. In vielen Situationen gibt es jedoch keine andere Möglichkeit, als aus den verfügbaren Daten das Beste zu machen.

Register des METEO-Analyzers

Der METEO-Analyzer hat die folgenden Register:

• Daten
• Grafiken
• Substitution
• Kreuzvorhersage
• Jährliche Variation
• Scaling

METEO-Analyzer: Kreuzvorhersage

METEO-Analyzer: Jährliche Variation

Anmerkung: Die hier beschriebene Methodik ist durch die neuen Möglichkeiten der ##Scaler-Berechnungen ab windPRO 3.0 weitgehend obsolet geworden.

Auf diesem Register finden Sie Einstellungen, die der Erzeugung einer WTI-Datei dienen. WTI-Dateien (Wind TIme variation) enthalten Zeitreihen, die für exakt 1 vollständiges Jahr die zeitliche Variation der Windverhältnisse enthalten. Diese Dateien können auf dem Register Jährliche Variation des METEO-Analyzers aus existierenden Zeitreihen erzeugt werden.

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*.wti-Dateien wurden bis WindPRO 2.9 verwendet, um die jährliche Variation der Ergebnisse einer PARK-Berechnung zu ermitteln (z.B. 12-24-Tabellen zur Verhandlung eines Einspeisevertrags, Power Purchase Agreement PPA) sowie um detaillierte Verlustberechnungen durchzuführen (Modul LOSS&UNCERTAINTY).

Durch ##Langzeit-Mesoskalen-Daten und ##Scaler-Berechnungen lassen sich diese Aufgaben seit windPRO 3.0 besser lösen, die Berechnungsverfahren stehen jedoch aus Kompatibilitätsgründen weiterhin zur Verfügung.

Die Grundidee der *.wti-Datei ist, dass für die genannten Zwecke vollständige Zeitreihen für ein ganzes Jahr benötigt werden, in Messdaten aber häufig Lücken enthalten sind. Für diese Lücken kann dann auch keine Produktionsschätzung vorgenommen werden. Die Zeiträume einfach auszulassen ist keine Option, aber möglicherweise ist es nicht notwendig, dass diese Lücken besonders genau vorhergesagt werden. In diesem Fall ist der *.wti-Generator praktisch, der Lücken in ausreichend intelligenter Weise füllt und so sicherstellt, dass für jeden 10-Minuten- oder 1-Stunden-Zeitraum akzeptable Werte für Windgeschwindigkeit und -richtung vorliegen (wenn gewünscht auch für andere Parameter, wie z.B. die Temperatur).

Ein anderer Anwendungsfall ist die Verlustberechnung. Wenn z.B. die Auswirkungen einer Niedrigtemperatur-Abschaltung berechnet werden sollen, wird eine Zeitreihe mit Wind und Temperatur benötigt. Der *.wti-Generator hilft einerseits dabei, diese Daten in eine Zeitreihe zu kombinieren, wenn sie zuvor in getrennten Zeitreihen vorlagen, andererseits kann er aber auch hier die Lücke füllen, indem z.B. Daten aus anderen Zeitreihen, wie NCAR oder Meteorologischen Stationen, substituiert werden.

Um Lücken zu füllen, stehen drei Methoden zur Verfügung:

• Daten aus einer anderen Messung verwenden (andere Höhe, anderer Mast, andere Quelle)
• Füllen einer Lücke durch lineare Interpolation (wenn die Lücke kleiner als X Stunden ist)
• Füllen durch Wiederholen der nächstgelegenen vorhandenen Periode

Alle drei Methoden können kombiniert angewandt werden. Die Original-Zeitreihen werden in jede beliebige zeitliche Auflösung umgerechnet, üblicherweise werden entweder 10- oder 60-Minuten-Zeitreihen verwendet. ACHTUNG: Bei der Übertragung von einem anderen Messmast findet keinerlei Skalierung Anwendung. Eventuell kann diese notwendig sein, um die Messungen auf das gleiche Niveau zu bringen, dies muss dann vorher mit der Substitutions-Funktion des METEO-Analyzers durchgeführt werden.

Standardmäßig werden erzeugte *.wti-Dateien im Projektverzeichnis gespeichert und können dann bei den entsprechenden Berechnungen (PARK bzw. LOSS&UNCERTAINTY) ausgewählt werden. Innerhalb dieser Berechnungen wird die Windgeschwindigkeit der *.wti-Datei auf die berechnete mittlere Windgeschwindigkeit des Standorts skaliert, um so eine möglichst genaue Verteilung der Jährlichen Energieproduktion (Annual Energy Production, AEP) auf die einzelnen Zeitstempel zu erreichen, auch wenn die Daten weder in der Nabenhöhe noch am Standort erhoben wurden.

METEO-Analyzer: Scaling

Auf diesem Register kann eine Zeitreihe aus einem METEO-Objekt an die Position (Koordinate und Messhöhe[n]) eines anderen METEO-Objekts übertragen werden. Die Übertragung geschieht durch den ##Scaler, d.h. es findet eine Modellierung der Terraineinflüsse statt.

Normalerweise wird dies in der Form geschehen, dass eine Mesoskalen-Zeitreihe an die Position eines echten Messmasts übertragen wird, um festzustellen, wie gut die Mesoskalendaten die tatsächlichen Windbedingungen repräsentieren. Wenn eine Übereinstimmung gegeben ist, kann durch eine Postkalibrierung innerhalb des Scalers versucht werden, die Repräsentativität weiter zu erhöhen. Hierfür werden in einer iterativen Prozedur Sektorweise, Tages- und Jahreszeitliche Skalierungen angewendet.

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Ziel METEO-Objekt: Hier wird die Zielposition ausgewählt. Im Auswahlmenü erscheinen die METEO-Objekte, die auf dem Register #METEO-Analyzer:Daten ausgewählt sind. Neben dem Menü erscheinen die Messhöhen des gewählten Objekts, die aktiviert sind. Die Scaler-Zeitreihen-Erzeugung wird stets für alle ausgewählten Nabenhöhen durchgeführt. Schränken Sie die Anzahl Höhen auf dem Register ##Daten ein, wenn Sie nur eine bestimmte Höhe erzeugen möchten.

Der Knopf ##Knopf|Scaler-Zeitreihe erzeugen## erzeugt die neue Zeitreihe – siehe unten.

Quelle: Auswahl des zu verwendenden ##Scalers und der Zeitreihe, die als Ausgangspunkt dient. Es werden alle verfügbaren Zeitreihen angeboten, ungeachtet ob sie auf dem Register ##Daten angewählt sind oder nicht. Über der Liste der Tabelle wird angegeben, ob der aktuell gewählte Scaler nur eine oder mehrere Ausgangshöhen pro METEO-Objekt akzeptiert.

Werden mehrere METEO-Objekte ausgewählt, so muss im unteren Bereich des Fensters der Modus für die Horizontale Interpolation ausgewählt werden:

• Nächstgelegenes: Es wird von den ausgewählten METEO-Objekten das nächstgelegene verwendet
• Abstandsgewichtet / geostroph. Wind: Es wird eine Abstandsgewichtung vorgenommen, allerdings nach der Entfernung des Einflusses des Messumgebung / des Mesoskalen-Modells (und bevor das Mikroskalen-Terrain hinzugefügt wird). Dies hat den Vorteil, dass inhomogenes Gelände zwischen den Ausgangszeitreihen dennoch – durch das Mikroskalen-Gelände an der Zielposition – den nötigen Einfluss auf das Ergebnis hat.

Nachdem eine Scaler-Zeitreihe erzeugt wurde (Knopf oben ##Knopf|Scaler-Zeitreihe erzeugen##) zeigt windPRO die folgende Meldung an:

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Die neue Zeitreihe trägt das Suffix „-Scaled“.

Auf dem ##Grafiken-Register kann die Scaler-Zeitreihe mit der Zeitreihe verglichen werden, an deren Position sie erzeugt wurde. Mit Ausnahme der Zeitreihenansicht, also z.B. im Tages- und Jahresgang, werden dort nur gleichzeitige Daten verglichen, so lassen sich auch Sektorweise, Tages- und Jahreszeitliche Windgeschwindigkeiten miteinander in Beziehung setzen.

Eine erste grobe Überprüfung der Übereinstimmung kann in der Zeitreihengrafik stattfinden.

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Folgen die beiden Zeitreihen etwa denselben Trends und repräsentieren somit ein vergleichbares Windklima, so folgt eine genauere Untersuchung der gleichzeitigen Daten in Jahres- und Tagesgang sowie Richtungsverteilung (Radar-Grafik).

Beispiel Jahresgang: Der Vergleich zwischen modellierten und gemessenen zeigt eine gute Übereinstimmung der Dynamik. Es ist bereits erkennbar, dass die modellierten Daten (grün) etwas schwächer ausfallen als die Messung (rot):

[[image:]]

Eine der wichtigsten Analysen ist die mittlere Windgeschwindigkeit nach Richtung (Radar-Grafik):

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(rot = gemessen; grün = modelliert)

Mesoskalenmodelle können einen regionalen Bias bezüglich der Richtung haben, beispielsweise wird in Nordeuropa häufig die Richtung Ost-Nordost zu schwach modelliert und die Südwest-Richtung zu stark. Das Beispiel oben stammt aus dem Mittleren Westen der USA, hier zeigen die Meso-Daten eine leichte Überschätzung der Windgeschwindigkeiten in westlichen Richtungen und eine Unterschätzung im Südosten sowie im Nordwesten.

Es muss allerdings darauf hingewiesen werden, dass Unterschiede auch auf Ungenauigkeiten bei der Richtungsmessung zurückzuführen sein können. Richtungsmessungen sind oft um einige Grad fehlkalibriert oder können aufgrund des empfindlichen Messgeräts Perioden mit einem Offset haben. Es wird deshalb empfohlen, bei diesem Vergleich für beide Verteilungen nur das Richtungssignal einer der beiden Zeitreihen zu verwenden:

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Mit dieser Option sieht man im obigen Beispiel einen deutlich ruhigeren Verlauf des Verhältnisses zwischen den beiden Verteilungen, insbesondere in Richtung Nordwest wird eine gute Übereinstimmung erreicht.

Um eine noch bessere Übereinstimmung der Windgeschwindigkeits-Verteilungen zu erreichen, kann die ##Post-Kalibrierung verwendet werden.