Windpark-Ertragsanalyse

Windpark-Ertragsanalyse

Standortdaten

Name
mittlere Windge­schwindigkeit vm Info: Windgeschwindigkeit
m/s
mittlere Luft­dichte ρ Info: Luftdichte
kg/m3

Windpark

Windkraft­anlage
Anlagen-Nenn­leistung PN
kW
Rotor­durch­messer drotor
m
Anlagen­anzahl n
m
Feld­wirkungs­grad ηFeld Info: Feldwirkungsgrad
%
Verfüg­barkeit ηV Info: Verfügbarkeit
%

Wirtschaftlichkeits­parameter

Investitions­kosten
€/kW
Betriebs- und Wartungs­kosten
%/a der Investitions­kosten
Anlagen­nutzungs­dauer
Jahre
Diskontrate
%
 
Anlagenkennlinie
Grafiktool: Highcharts.com

Anlagenparameter

1 m/s
kW
2 m/s
kW
3 m/s
kW
4 m/s
kW
5 m/s
kW
6 m/s
kW
7 m/s
kW
8 m/s
kW
9 m/s
kW
10 m/s
kW
11 m/s
kW
12 m/s
kW
13 m/s
kW
14 m/s
kW
15 m/s
kW
16 m/s
kW
17 m/s
kW
18 m/s
kW
19 m/s
kW
20 m/s
kW
21 m/s
kW
22 m/s
kW
23 m/s
kW
24 m/s
kW
25 m/s
kW
26 m/s
kW
27 m/s
kW
28 m/s
kW
29 m/s
kW
30 m/s
kW

Info: Windgeschwindigkeit

Für die Berechnungen bei der Windpark-Ertrags­analyse wird die mittlere Wind­geschwindig­keit in Nabenhöhe benötigt. Liegt die mittlere Wind­geschwindig­keit in einer anderen Mess­höhe vor, kann diese unter Angabe der Rauhig­keits­länge, die den Einfluss der Umgebung beschreibt, näherungs­weise auf die Nabenhöhe umgerechnet werden.

Höhe h1 über Grund
m
Rauhigkeitslänge z0
m
Windgeschw. v1 in h1
m/s
Nabenhöhe h2
m
Windgeschw. v2 in h2
m/s

Bei der Berechnung gilt folgender Zusammenhang:
v2 = v1 · ln (h2/z0) / ln (h1/z0)

Info: Luftdichte

Zur Berechnung des Leistungs­beiwertes (der von der Wind­kraft­anlage genutze Anteil der im Wind ent­haltenen Energie) wird die mittlere Luft­dichte benötigt. Diese hängt von der Umgebungs­temperatur und dem Luft­druck ab. Luft­druck und Luft­dichte sinken mit der Höhe des Stand­ortes. Hier können Sie die jeweilgen Einflüsse bestimmen.

Höhe h über NN
m
Luftemperatur ϑ
°C
Luftdruck p
hPa
Luftdichte ρ
kg/m3

Bei der Berechnung gelten folgende Zusammenhänge:
p = 1013 hPa · exp (-h / 8005 m)
ρ = p / 287 J/(kgK) / (273,15 K + ϑ)

Info: Feldwirkungsgrad

In einem Wind­park mit mehreren Wind­kraft­anlagen können sich die Anlagen gegen­seitig verschatten, das heißt in Wind­richtung hintereinander stehende Anlangen können sich gegenseitig den Wind wegnehmen. Dadurch reduziert sich die den einzelnen Anlagen zur Verfügung stehende Windleistung. Dies kann durch den Feld­wirkungs­grad berück­sichtigt werden. Die Berechnung des Feldwirkungs­grades ist aufwändig und kann nur mit entsprechenden Analyse­werkzeugen bestimmt werden. Steht ein genauer Wert nicht zur Verfügung, kann der Feld­wirkungsgrad hier grob abgeschätzt werden. Er ist mit einem möglichen sinn­vollen Wert vorbelegt.

Info: Verfügbarkeit

Durch Defekte und Wartungs­arbeiten kann es zu Ausfällen von Wind­kraft­anlagen kommen. Auch kann der Ertrag durch Planungsfehler, zu hoch prognostizierte Wind­geschwindig­keiten oder andere Unwäg­bar­keiten niedriger als erwartet aus­fallen. Diese Unsicherheiten können Sie hier im Parameter Verfügbarkeit berücksichtigen.

Erläuterungen zu den Berechnungen

Rayleighverteilung:
h(v) = π/2 · v / (vm2) · exp (-π/4·(v/vm)2)

Leistungsbeiwert:
cp = 2 · Pel / (ρ · Arotor · v3)

mittlere Leistung:
Pm = ηFeld · ηV · Σi ( P(vi) · h(vi) )

Jahresenergieertrag:
Ea = Pm · 8760 h

Volllaststunden:
hVollast = Pm / Pnenn · 8760 h

Alle Berechnungen und Angaben erfolgen ohne Gewähr.
Ausführlichere Informationen zu Berechnung und Simulation von Wind­kraf­tanlagen befinden sich im Fachbuch Regenerative Energiesysteme.

Auch einen Klick wert:

Online-Tools zu regenerativen Energien und Klimaschutz
Online-Tools

Wer beispielsweise verschiedene Energieeinheiten ineinander umrechnen möchte, den Ertrag von Windparks oder den Sonnenaufgang bestimmen will, findet hier eine Lösung.

Web-Artikel von Volker Quaschning
Online-Artikel von Volker Quaschning

Eine Vielzahl an Artikeln behandelt aktuelle Themen der Energiepolitik, des Klimaschutzes und des Einsatzes erneuerbarer Energien.

Weltweit installierte Photovoltaikleistung
Weltweit installierte Photovoltaikleistung

Im Jahr 2022 konnte weltweit mehr als 1000 GW installierter PV-Leistung gezählt werden. Deutschland stand bei der installierten Leistung lange Jahre mit Abstand vorne. Durch den Einfluss der Politik hat Deutschland diese Voreiterrolle inzwischen abgegeben. Der deutsche Markt ist im internationalen Vergleich inzwischen nur noch von untergeordneter Bedeutung. Andere Märkte wie China, Japan oder die USA entwickeln sich wesentlich dynamischer. Bereits im Jahr 2015 wird Deutschland seine Spitzenposition an China abgeben.

 phoenix runde: Streit um Verbrenner und Heizung - Zur Not Verbot?
phoenix runde: Streit um Verbrenner und Heizung - Zur Not Verbot?

Gibt es Alternativen zum Verbrot von Verbrennern in Fahrzeugen und Heizungen? Anke Plättner diskutiert mit ihren Gästen Jana Schimke (CDU, MdB, Wirtschaft- und Mittelstandsunion), Lisa Badum (B'90/Die Grünen, MdB Ausschuss Klimaschutz und Energie), Prof. Volker Quaschning (Energieexperte, Autor) und Sven Höppner (Vorsitzender Energiepolitische Kommission Die Familienunternehmer). Dabei zeigen sich die Schwächen in der Klimaschutzstrategie der CDU.

Kohlendioxidemissionen in Deutschland
Kohlendioxidemissionen in Deutschland

Deutschland versagt beim Klimaschutz: Die Energiekrise hat zu keinen nennenswerten Minderungen der Kohlendioxidemissionen geführt. Weder das Pariser Klimaschutzabkommen noch das deutsche Klimaschutzgesetz sind derzeit erreichbar.

Nach oben