Bachelor + Master Publishing
811 Bachelorarbeiten, 533 Masterarbeiten, 10.103 Diplomarbeiten

Vergleich unterschiedlicher Standorte Deutschlands im Hinblick auf das lokale Windgeschehen unter Berücksichtigung der kleinräumigen Topographie sowie der Lage innerhalb der BRD

Vergleich unterschiedlicher Standorte Deutschlands im Hinblick auf das lokale Windgeschehen unter Berücksichtigung der kleinräumigen Topographie sowie der Lage innerhalb der BRD
Über dieses Buch
  • Art: Diplomarbeit
  • Autor: Astrid Schmitz
  • Abgabedatum: Juni 2001
  • Umfang: 125 Seiten
  • Dateigröße: 16,8 MB
  • Institution / Hochschule: Universität Trier Deutschland
  • ISBN (eBook): 978-3-8324-5303-9
  • ISBN (Paperback) :
    978-3-8324-5303-9 P
  • ISBN (CD) :978-3-8324-5303-9 CD
  • Sprache: Deutsch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Schmitz, Astrid Juni 2001: Vergleich unterschiedlicher Standorte Deutschlands im Hinblick auf das lokale Windgeschehen unter Berücksichtigung der kleinräumigen Topographie sowie der Lage innerhalb der BRD, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: Windenergie, Topographie, Windgeschwindigkeit, WKA, Windkraft

Diplomarbeit von Astrid Schmitz

Einleitung:

Wind, eine leistungsstarke regenerative Kraft der Natur, spielt in der Geschichte der Menschheit schon sehr lange eine Rolle. „Die Nutzung der Windenergie ist keine neue Technologie, sie ist die Wiederentdeckung einer traditionsreichen Technik“.

Die Stillegung der Kernkraftwerke ist gerade in der heutigen Zeit in Deutschland aktueller denn je und auch die Reserven an Kohle und Öl lassen keine unbegrenzte Energieerzeugung in heutigem Maße mehr zu. Daher ist es an der Zeit, umzudenken und auf andere Energiequellen umzusteigen - Energiequellen, die die Umwelt bestmöglichst schonen und regenerativen Charakter aufweisen.

Auch die deutsche Politik hat die Zeichen der Zeit erkannt und möchte diese neuen Ziele verfolgen. Dazu hat die Bundesregierung mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) Anfang 2000 die Weichen für eine effizientere Nutzung regenerativer Energien gestellt. Als eines der ersten Ergebnisse sind die immer häufiger werdenden Windkraftanlagen zu sehen. Nähere Erläuterungen zu der momentanen Situation im Windsektor werden in Kapitel 2.2 gegeben.

Nun ist es einleuchtend, dass die Errichtung und der Betrieb von Windkraftanlagen (im Folgenden WKA genannt) an einige Anforderungen gebunden sind und aus diesen Gründen nicht an jeder Stelle WKA installiert werden können. Wichtigste Anforderung ist sicherlich das Vorhandensein einer rentablen Windgeschwindigkeit, denn nur oberhalb einer bestimmten Windgeschwindigkeit sind die Errichtung und der Betrieb solcher WKA effektiv. Zudem müssen die Bodenverhältnisse eine bezahlbare Fundamentgründung ermöglichen und auch die benachbarten Orte oder Siedlungen dürfen durch die WKA nicht beeinträchtigt werden (durch Schallemissionen, Schattenschlag, den sogenannten Discoeffekt,...).

Bevor also WKA errichtet und wirtschaftlich betrieben werden können, muss erst die lokale Windsituation eingehend und umfassend geprüft werden. Dies kann einerseits durch eigene Windmessungen (international wurde dafür eine Messhöhe von zehn Meter und eine Messreihe über zehn Jahre vereinbart) oder andererseits durch komplexe theoretische Berechnungen unter Bezugnahme auf vorhandene Winddaten geschehen.

Zur Grobabschätzung kann man sich auch der Windkarten des Deutschen Wetterdienstes oder wie in Rheinland-Pfalz erhältlich, auch der RWE-Windkarten bedienen. Weiterhin lassen biologische Indikatoren wie z.B. Verformungen von Bäumen und Büschen sowie geologische Faktoren wie z.B. Winderosionsspuren. Rückschlüsse auf mögliche Windgeschwindigkeiten zu. Auch können soziokulturelle Indikatoren wie die Bauart oder die Ausrichtung von Häusern, Vorhandensein von Stein- oder Baumschutzreihen zu einer ersten Beurteilung der Windsituation mit herangezogen werden.

Anhand dieser Eindrücke erhält man zwar generelle Aussagen darüber, ob an einer Stelle verstärkt Wind auftritt, brauchbare Aussagen über die Kraft des Windes können damit allerdings nicht getroffen werden.

Die Möglichkeiten einer genauen Bestimmung der für WKA erforderlichen Windenergieausbeute beschränken sich damit auf eine langjährige Messreihe oder eine (computergestützte) Berechnung. Da die zeitintensive Methode der eigenen Messreihen gerade in der heutigen Zeit des schnellen Wachstums der Windenergiebranche nicht mehr durchgeführt werden kann, müssen die Daten meist allein aufgrund von theoretischen Berechnungen gewonnen werden. Diese Windertragsprognosen sind (natürlich) mit einer gewissen Fehlerquote behaftet, da sowohl der konkrete Einfluss der großräumigen wie auch der kleinräumigen Topographie nur schematisch eingebracht werden.

Ziel dieser Diplomarbeit ist, die für den Betrieb von Windkraftanlagen relevanten Windverhältnisse an ausgesuchten Standorten Deutschlands zu gleichen Zeitpunkten zu vergleichen. Dabei soll versucht werden, den Einfluss verschiedener Faktoren, wie Küstennähe, rheinische Mittelgebirgslage, ostdeutsches Binnenland, kleinräumige Topographie, etc. erkennen zu können.

Im Verlaufe dieser Diplomarbeit wird versucht, diese Einflussfaktoren durch gezielte punktuelle Vergleiche konkreter Winddaten zu bestimmen und deren Auswirkungen zu analysieren, um damit eventuell Hilfestellung für die (wirtschaftliche) Errichtung weiterer WKA an dafür günstig gelegenen Standorten geben zu können.

Zur Auswertung der verschiedenen Daten standen topographische Karten der Regionen, gemittelte zehnminütige Winddaten in Nabenhöhe verschiedener WKA in den jeweiligen Gebieten, Auskünfte und Winddaten des Deutschen Wetterdienstes, des Fachbereiches Klimatologie der Universität Trier u.ä. zur Verfügung.

Inhaltsverzeichnis:

1. Einführung 1
2. Die Nutzung des Windes 4
2.1 Historischer Hintergrund 6
2.2 Heutige Lage der Windenergie 10
3. Methodik 18
4. Die untersuchten Standorte 20
4.1 Eifel 20
4.1.1 Eppenberg 22
4.1.2 Höchstberg 25
4.2 Hunsrück 27
4.2.1 Laubach 28
4.3 Ostfriesland 30
4.3.1 Ihlow (bei Emden) 31
4.4 Westsachsenanhaltisches Hügelland 33
4.4.1 Badeleben 34
4.5 Brandenburg 35
4.5.1 Willmersdorf II 35
5. Ergebnis 37
5.1 Eifel 41
5.1.1 Eppenberg 41
5.1.2 Höchstberg 46
5.1.3 Vergleich Eppenberg und Höchstberg 49
5.2 Hunsrück 50
5.2.1 Laubach 50
5.2.2 Vergleich Laubach/Eppenberg/Höchstberg 51
5.3 Ostfriesland 53
5.3.1 Ihlow 53
5.3.1 Vergleich Ihlow/Eppenberg/Höchstberg/Laubach 56
5.4 Westsachsenanhaltisches Hügelland 59
5.4.1 Badeleben 59
5.4.2 Vergleich Badeleben/Eppenberg/Höchstberg/Laubach/Ihlow 60
5.5 Brandenburg 62
5.5.1 Willmersdorf II 62
5.5.2 Vergleich Willmersdorf/Eppenberg/Höchstberg/Laubach/Ihlow/Badeleben 63
6. Diskussion und Bewertung 66
7. Zusammenfassende Darstellung 83
8. Literatur 86
Anhang

Automatisiert erstellter Textauszug:

absolute Korrektheit zu überprüfen. Es wurde davon ausgegangen, daß die Messungen so korrekt wie möglich abliefen und auch eine Relativierung eventuell eingeflossener Meßfehler stattfand. Man sollte sich auch gerade diesbezüglich immer vor Augen führen, daß der Wind mit all seinen Erscheinungen ein derart schnellebiges und komplexes Gebilde darstellt, daß niemand garantierte Vorhersagen über das lokale Auftreten des Windes geben kann. Jeder Tag unterscheidet sich in Bezug auf die Windverhältnisse vom Vorhergegangenen oder vom Nachfolgenden. Verfolgt man die Windgeschwindigkeitsmeßdaten an einem ´normalen` Tag, so ist man über die schnelle Änderung der angezeigten Werte erstaunt. Für diese Arbeit wurden einmal an zwei unterschiedlichen Tagen alle gemessenen Werte einer WKA in Eppenberg (N 43 am 01.02.01und 13.03.01) innerhalb von zehn Minuten dokumentiert. Letztendlich konnten am 01.02.01 zwischen 20.15 Uhr und 20.25 Uhr 398 Meßwerte und am 13.03.01 von 14.45 Uhr-14.55 Uhr 366 Meßwerte und von 15.45 Uhr bis 15.55 Uhr 385 Meßwerte notiert werden. Im Anhang ist auf Abb. 21, 22 und 23 das jeweilige Ergebnis der Meßreihen graphisch dargestellt. Daraus ist ersichtlich, wie stark die Windverhältnisse innerhalb von nur 10 Minuten variieren. Am 01.02.01, einem relativ windarmen Tag, lag die Spannweite der ermittelten Werte zwischen einem Minimum von 2,0 m/s und einem Maximum von 5,4 m/s. Am 13.02.01, einem wesentlich windstärkeren Tag hingegen konnten in der ersten Meßreihe Werte zwischen einem Minimum von 4,8 m/s und einem Maximum von 14,5 m/s festgestellt werden. In der zweiten Meßreihe variierten die Werte zwischen einem Minimum von 3,5 m/s und einem Maximum von 17,5 m/s. Weiterhin ist der Verlauf der Windgeschwindigkeitsveränderungen am phisch dargestellt. Die Abbildungen zeigen deutlich, wie schnell sich das Windgeschehen innerhalb von Sekunden nach oben und unten verschieben kann. Dabei ist zu beachten, daß sich die Veränderungen der Windgeschwindigkeit innerhalb von zehn Minuten sehr stark am jeweiligen Relief orientieren und sich somit bei nur geringfügig veränderten Topographiegegebenheiten (z.B. bei Verlagerung des Anemometers um einige Meter) ein völlig anderes Bild der Windgeschwindigkeitskurve ergeben kann. 01.02.01 innerhalb eines Zeitraumes von sechs Stunden dokumentiert und in Abb. 24 gra- [...]

Wie in der Einführung bereits erwähnt, ist es Ziel dieser Arbeit, unterschiedliche Windverhältnisse ausgesuchter Standorte näher zu beleuchten und den Einfluß der kleinräumigen Topographie zu bewerten. Zu Beginn dieser Arbeit wurde bereits erläutert, daß deutschlandweit fünf Standorte ausgewählt wurden, an denen jeweils WKA installiert sind. Jede dieser WKA lieferte an bestimmten, von der Verfasserin ausgewählten Tagen, jeweils 24-Stunden lang alle zehn Minuten gemittelte Werte der Windgeschwindigkeit, teilweise auch der Windrichtung. Die erhaltenen Daten wurden anschließend in zwei-Stunden-Schritten gemittelt, bis letztlich ein 24-Stunden-Mittel zur Verfügung stand. Da die Verfahrensweise an allen Standorten die gleiche war, war somit auch die Grundlage für einen Vergleich der einzelnen Standorte gegeben. Geringfügige Unterschiede ergaben sich zwar bei den Uhrzeiten der Messungen (so wurden z.B. an einem Standort Daten um 0.00 Uhr erhoben, während dies an einem anderen Standort um z.B. 0.01 Uhr geschah), da das Einloggen in die einzelnen Anlagen per Computer unterschiedliche Zeiträume in Anspruch nahm, jedoch wirken sich diese geringfügigen Zeitdifferenzen letztendlich bei einem 24-Stunden-Mittel nicht mehr aus. Dies bestätigte auch C. Ley, Key Account Manager bei mita tecnik, einem Unternehmen, das die Software für die Datenermittlung einiger WKA liefert (freundliche schriftliche Mitteilung, 06. Januar 2001). Zudem beschreibt Klug et al. (2000) in seinem Artikel, daß eine korrekte und absolut fehlerfreie Messung der Windverhältnisse äußerst komplex und kompliziert ist und sich immer wieder kleinere Fehler ergeben können. Die Frage, warum z.B. die Anemometer „im Windkanal alle gleich im Verhalten sind, sich im Freien jedoch abweichende Meßergebnisse ergeben“ steht bis heute ungeklärt im Raum (DEWI Magazin Febr. 2001; S 40). Da diese Fehler jedoch bei jeder Messung auftreten können, ergibt sich somit auch wieder eine Relativierung, so daß davon ausgegangen werden kann, daß die eventuell eingetretenen geringfügigen Meßfehler vernachlässigt werden können. Zudem war es der Verfasserin nicht möglich, die Meßergebnisse der einzelnen WKA auf [...]

Die Umgebung des Windparks zeigt, wie in Kapitel 3.5 bereits beschrieben, einen leicht welligen Charakter auf, der auf die ehemals vorherrschenden Eiszeiten zurückzuführen ist. Von Nord bis Nordost erstreckt sich ein langgezogener Waldgürtel, dessen Höhenlage jedoch ca. 2-5 m unterhalb derer des Standortes liegt. Von Süd bis Süd-Südwest erstreckt sich ebenfalls ein langgestreckter Waldgürtel. Die Umgebung des Standortes liegt in allen Richtungen in ca. 80-90 m ü.NN, so daß keine höheren Erhebungen oder tieferen Täler die Landschaft prägen. Der höchste Punkt der Umgebung liegt im Süd-Südwesten in einer Entfernung von ca. 3 km und einer Höhe von 95,3 m ü.NN. Somit ergibt sich ein freies Anströmen des Standortes aus südwestlicher bis nordwestlicher Richtung. [...]

Arbeit zitieren:
Schmitz, Astrid Juni 2001: Vergleich unterschiedlicher Standorte Deutschlands im Hinblick auf das lokale Windgeschehen unter Berücksichtigung der kleinräumigen Topographie sowie der Lage innerhalb der BRD, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Windenergie, Topographie, Windgeschwindigkeit, WKA, Windkraft

Entdecken Sie mehr zum Thema

diplom.de
Bachelor + Master Publishing

Hermannstal 119 k
22119 Hamburg

Fon: +49 (0) 40 655992-0
Fax: +49 (0) 40 655992-22

Service-Telefon

Rufen Sie uns an:
+49 (0) 40 655992-0

Mo-Fr
09.00-16.00 Uhr

diplom.de in den Medien

Folgen Sie uns bei Twitter & werden Sie diplom.de-Fan bei Facebook!
Schreibtipps unserer Lektoren, Neuigkeiten aus dem Verlagsalltag und das Expertenwissen unserer Autoren als Tweet & Post!
Wir freuen uns auf Sie!

diplom.de BACHELOR + MASTER PUBLISHING

Bachelorarbeiten, Masterarbeiten, Diplomarbeiten, Magisterarbeiten, Dissertationen und andere Abschlussarbeiten aus allen Fachbereichen und Hochschulen können Sie bei uns als eBook sofort per Download beziehen oder sich auf CD oder als Buch zusenden lassen. Seit mehr als 15 Jahren ist diplom.de der seriöse, professionelle und erfolgreiche Partner für die Veröffentlichung wissenschaftlicher Abschlussarbeiten.

© Diplomica Verlag GmbH 1996-2011, AG Hamburg HRB 80293 - GF Björn Bedey, USt-IdNr.: DE214910002 - Verkehrsnummer: 12285 - Impressum
Index der Arbeiten - Index der Autoren