121115 dwd windenerg tage wichura pdf - Windenergietage Archivarchiv.windenergietage.de/WT_21_15_1100_DWD.pdf · © DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 1 Deutscher Wetterdienst Klimatologische

© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 1

Deutscher Wetterdienst

Klimatologische Beratung für erneuerbare Energien

21. Windenergietage 2012, Forum 7im Meteorologischen Observatorium Lindenberg und im Wettermuseum

DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg

Überblick� Ressourcen der Windenergie

�Winddaten�Windkarten�Winddaten für Windenergienutzer

� Energieübertragung (Netze)�Analyse von Schadensereignissen

(Wind-, Eis- oder Schneelasten)�Unterstützung bei der Planung

(Bewertung von Trassenverläufen, Beratung zu Wind-, Eis- oder Schneelast-zonenkarten der jeweiligen Normen)

� Ressourcen der Solarenergie�Globalstrahlungsdaten�Solarstrahlungskarten










Flächendeckende Rasterdaten der Globalstrahlung

Daten von 120 Messstationen

Satelliten-Daten(8km x 8km)

� Datensätze� Karten� Monatssummen� Jahressummen� Mittelwerte

(Monate / Jahre)

Rasterdaten

der Global-

Strahlung

(1km x 1 km)



http://www.dwd.de/solarenergie










Windmessdaten des DWD

� Standorte:� freie Lagen in ländlichen Gebieten und auf

Flugplätzen� teilweise auch bebaute und bewaldete Gebiete

� Installation der Windmessgeräte� überwiegend Windmessmasten� auch an Türmen oder auf Dächern von

Gebäuden� Messhöhen

� üblicherweise 10 m bis 12 m über Grund� Ausnahmen: bebaute und bewaldete Gebiete

(Messhöhen bis zu 30 m über Grund)� zeitliche Auflösung der Windmessungen

� 1-Stunden Mittelwerte� 10-Minuten Mittelwerte� 3 bis 5-Sekunden Böen


http://www.dwd.de/klimadaten













www.dwd.de/winddaten


Winddaten für Windenergienutzer, 2. Auflage, Versio n 6� Winddaten ausgewählter Stationen

� Zeitraum 1988 bis 2004 (alte Bundesländer)

� Zeitraum 1992 bis 2004 (neue Bundesländer)

� Auswahlkriterien der Windmessdaten

� Länge der Zeitreihe: mindestens 5 Jahre

�Datenverfügbarkeit: mindestens 90 %

�Homogenität der Zeitreihen

� Informationen zur Messstation und ihrer Historie

�Stations-Metadaten

�Befragung des Stationspersonals

�Stationsbesichtigungen: Analyse der Hindernisse und der Landnutzung in der Stationsumgebung

Version 6: Stand 2012, 170 Stationen






http://www.dwd.de/windkarten


Statistisches Windfeldmodell (SWM) des DWD• Messdaten von 220 Stationen • Messzeitraum 1981 – 2000 • Winddaten flächendeckend

• Bundesweit im 1km - Raster• Bundesländer im 200 m – Raster

• abhängig von• geographischer Lage, • Höhe über dem Meeresspiegel,• Art der Landnutzung,• Geländeform.

• ÜBERBLICK (!) über die Windverhältnisse

• Für genaue Planungen zur Erstellung einer Windkraftanlage sind standortbezogene Analysen unverzichtbar !(z. B. Windmessungen vor Ort, Windenergiepotenzialgutachten)










� Die Windzonenkarte der Windlastnorm DIN1055-4: 2005-03* wurde auf der Grundlage von Windmessdaten von 183 Stationen des DWD

� mit Hilfe von Extremwertanalysen erstellt (Kasperski et al., 2001; Niemann, 2002).

* Entspricht DIN EN 1991-1-4/NA: 2010-12, die aktuell gültig ist.

* Die Windlastannahmen wurden in die zugehörige Freileitungsnorm DIN EN 50341-3-4: 2011-01 übernommen.

aus Höffer et al., 2005Windzone WZ1 WZ2 WZ3 WZ4 Referenzwindgeschwindigkeiten v ref (m/s) 22.5 25.0 27.5 30.0

Windlasten bei der Planung von Bauwerken (Freileitu ngen)



� Windzonenkarte enthält die Referenzwindgeschwindigkeiten vref, die für einheitliche „Standardbedingungen“ gelten:

� maximaler jährlicher 10-Minutenmittelwert der Windgeschwindigkeit,

� der in einem mittleren Wiederkehrintervall von 50 Jahren auftritt.

� Gilt unabhängig von der Windrichtung für ein ebenes Gelände der Geländekategorie II (offenes Landschaftsbild mit Hecken, und einzelnen Gehöften, Häusern und Bäumen)

� für eine Höhe von 10 m über Grund .




� Aus den Referenzwindgeschwindigkeiten können gemäß DIN1055-4: 2005-03* die Windlasten in Form von Windstaudrücken abgeleitet werden.

� Die DIN1055-4: 2005-03* enthält Angaben zur Analyse der Windlasten für andere Geländekategorien und andere Höhe über Grund.

� Nach DIN1055-4: 2005-03* sind„... für Kamm- und Gipfellagen der Mittelgebirge ... besondere Überlegungen erforderlich.“

� Derartige Auswertungen werden durch den DWD erstellt.





� Die Eislastzonenkarte der DIN1055-4: 2005-03* wurde unter Nutzung einer DWD-Zuarbeit an das Normungsgremium auf der Grundlage von Eislastmessdaten von 40 Stationen –überwiegend im Nordosten Deutschlands – erstellt.

� In der DIN 1055-5: 2005-07* werden zwei Vereisungsklassen definiert.� Für die „Vereisungsklasse G“ wird eine allseitige Ummantelung

der Bauteile mit Klareis oder Glatteis angenommen, die durch die Dicke der Eisschicht definiert ist

� Bei der „Vereisungsklasse R“ führt die vorherrschende Windrichtung während der Vereisung des Bauwerks zum Aufbau einer einseitigen, gegen den Wind anwachsenden kompakten Raueisfahne.

� Für beide Vereisungsklassen sind für Höhenlagen≤ 600 m ü NN und Bauwerkshöhen ≤50 m die Eislasten und die Eisablagerungsquerschnitte (Eisfahnen) für vier Eiszonen angegeben.

*Entspricht in Teilen der DIN EN 1991-1-3/NA: 2010-12.

Eislastzonenkarte der DIN 1055-5: 2005-07

Eislasten bei der Planung von Bauwerken (Freileitun gen)


Eislasten bei der Planung von Bauwerken (Freileitun gen)

� Die Regelungen der DIN 1055-5: 2005-07*„ … decken normale Verhältnisse ab. In besonders exponierten oder gut abgeschirmten Lagen darf die maßgebende Vereisungsklasse zutreffender durch ein meteorologisches Gutachten festgelegt werden.

� Für Höhenlagen oberhalb 600 m über NN sollte die Vereisungsklasse durch ein Gutachten in Abstimmung mit der zuständigen Behörde festgelegt werden. ...“

� Bei Schadensfällen ist zu klären, ob die Normeislasten überschritten wurden.

Eislastzonenkarte der DIN 1055-5: 2005-07



Eislasten: Beispiel Münsterland

Nassschneeereignis im Münsterland, 25.11.2005

� Auswirkungen des Nassschneeereignisses im Münsterland, 25.11.2005:

�Verkehr (Luft, Bahn, Straße) war stark beeinflusst,

�mehr als 80 Freileitungsmasten wurden beschädigt,

� ein großräumiger Stromausfall beeinflusste insgesamt bis zu 250.000 Einwohner für bis zu 4 Tage

Photos: Copyright by DPA, Reuters u.a.


Fotos:Kießling, F. and Wichura, B. (2009). Eislasten an Freileitungen, meteorologische Vorhersagen und Beobachtungen an Leitungen. ew - Energiewirtschaft, 108(9): 54-60.Und: http://www.rwe.com/app/Pressecenter/Download.aspx?pmid=4000991&datei=3



Bestimmung der Nassschneelasten für das Münsterland -Ereignis

� Was wurde abgelagert ?Nassschnee oder Eis ? �� Nassschnee !

� Beobachtungen an Wetterwarten des DWD

� Messwerte der Lufttemperatur, der relativen Feuchte

� Radiosondierungen

� Fotos und Filme

� Welche Dichte hatten die Ablagerungen ? �� 300 ± 50 kg/m 3

� Messungen der Schneedichte (28.11.05: 170 kg/m3 Wetterwarte Münster/Osnabrück)

� Schneedichte als Funktion der Windgeschwindigkeit (Poots, 1996)

� Welche Durchmesser der Ablagerungen wurden beobachtet ? �� 15 ± 3 cm

� Analyse von Fotos (Gutachten zur Vermessung)

� Berichte der Medien ...

Deutschländer and Wichura (2006). “Das Münsterländer Schneechaos am 1. Adventswochenende 2005“, Klimastatusbericht 2005, Deutscher Wetterdienst, pp. 163-167 (in German)


Häufigkeit des Auftretens ähnlicher Ereignisse(im Münsterland)

[ ][ ]

( ) 21

21

1

111

29,1

29,1

4

5.02100

2100

2.0

+−=

∆+=

⋅==

°−>

−−

−−−

−

−

ii

iii

iiii

m

m

w

DMM

D

DIMM

NachtVI

TagVI

KriteriumCt

πρ

τ

Tw ... FeuchttemperaturI ... Wachstumsrate der

NassschneeablagerungVm ... SichtweiteM ... NassschneelastD ... Ablagerungsdurchmesser

Makkonen, L. und Wichura, B., 2010. Simulating wet snow loads on power line cables by a simple model. Cold Regions Science and Technology, 61(2-3): 73-81.

- Es existieren keine direkt gemessenen Zeitreihen der Nassschneeablagerung.- Die Auswertungen sind nur anhand abgeleiteter Größen auf der Grundlage von (vereinfachten) Modellrechnungen möglich.- Die Ergebnisse resultieren aus einer im Messzeitrau m noch nicht beobachteten Kombination verschiedener meteorologischer Parameter (Temperatur, Feuchte, Schneefall, Windgeschwindigkeit) und deren Andauer in der Region.



� Die Schneelastzonenkarte der DIN1055-5: 2005-03* wurde unter Nutzung von DWD-Messdaten an 331 Stationen (Wasseräquivalent der Schneedecke und Zusatzinformationen) im Rahmen eines europäischen Projekts erstellt.

� Charakteristische Werte für Schneelasten werden für die Schneelastzonen angegeben.

� Die Regelungen der der DIN1055-5: 2005-03* gelten „in der Regel nicht für Orte, die höher als 1 500 m über NN liegen.

� Für diese müssen in jedem Einzelfall von der zuständigen Behörde entsprechende Rechenwerte festgelegt werden.“

� Bei Schadensfällen ist zu klären, ob die Normschneelasten überschritten wurden.

*Entspricht in Teilen der DIN EN 1991-1-3/NA: 2010-12.

Schneelastzonenkarte der DIN1055-4: 2005-03

Schneelasten bei der Planung von Bauwerken


Ansprechpartner:

Dr. Bodo Wichura

Deutscher Wetterdienst

Regionales Klimabüro Potsdam

Michendorfer Chaussee 23

14473 Potsdam

mailto:[email protected].: +49 (0) 331 / 316444Fax: +49 (0) 331 / 316299

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