Der Vergleich von modellierten Windgeschwindigkeiten mit Produktionsdaten von Windkraftanlagen und die Energieertragsänderung in der Zukunft am Beispiel Windpark Beeskow

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird am Beispiel eines Windparkes in Beeskow im Nordosten Deutschlands untersucht, ob Produktionsdaten von Windkraftanlagen sich zur Validierung von simulierten Windgeschwindigkeiten eignen. Im zweiten Teil der Arbeit wird gezeigt, welche Änderungen im Energieertrag für diesen Windpark unter Klima- änderungsszenarien in der Zukunft zu erwarten sind. Für die Validierung von simulierten Windgeschwindigkeiten mit Energieertägen von Windkraftanlagen werden die Windgeschwindigkeiten als ein Indikator für ein Strömungsfeld interpretiert. Mit Hilfe einer Leistungskennlinie, welche den Zusammenhang zwischen Windgeschwindigkeit und korrespondierender Energieabgabe beschreibt, werden zunächst Energieerträge aus Windmessungen am Mast in Lindenberg in unmittelbarer Nähe des Windparkes Beeskow abgeleitet. Diese spiegeln die Windverhältnisse am Standort wider und gelten somit als Orientierung zur Aufbereitung der Ertragsdaten der verschiedenen Windkraftanlagen im Windpark Beeskow im Zeitraum 23.04.2005-28.02.2007. Mit den aufbereiteten Energieerträgen aus dem Windpark werden die Windgeschwindigkeiten aus dem regionalen Atmosphärenmodell MM5 3.7 validiert. Die Überschätzung der Windparkerträge durch die simulierten Ertragsdaten wird durch die Gegenüberstellung von simulierten und den gemessenen Windgeschwindigkeiten für den Standort geprüft und bestätigt. Die Betrachtung der Änderung im Energieertrag für den Windpark unter PCC Szenarien im Zeitraum 01.01.2019-01.01.2025 im Vergleich zu 01.01.1991-01.01.1997 wird mittels korrigierten simulierten Windgeschwindigkeiten aus dem regionalen Atmosphärenmodell COSMO-CLM 3 durchgeführt. Die Notwendigkeit der Korrektur wird nach einem Vergleich der Simulationsergebnisse aus MM5 3.7 und COSMO-CLM 3 an verschiedenen Standorten sowohl miteinander als auch mit Messungen der Windgeschwindigkeiten deutlich. Anhand der korrigierten Modelldaten aus COSMO-CLM wird für den Windpark Beeskow eine Erhöhung des mittleren Tagesenergiertrages um 10% bzw. 16% unter der Annahme der Klimaszenarien A1B bzw. B1 erwartet. Insbesondere die Wintermonate tragen zu dieser Erhöhung bei. Durch die Untersuchungen in dieser Arbeit wird ein Grundstein für die Validierung von simulierten Windgeschwindigkeiten mittels Produktionsdaten aus Windparks gelegt. Aufgrund der Ergebnisse sind aufbereitete Ertragsdaten als alternativer Validierungsdatensatz zu Messungen der Windgeschwindigkeit am Mast für das Gebiet Beeskow im Zeitraum 23.04.2005-28.02.2007 anzusehen. Die Übertragbarkeit der vorgestellten Methode bleibt für andere Zeiträume und Standorte zu prüfen.