DE_WindPRO2 9_feature_list

Überblick WindPRO V2.9
Neue Features und Verbesserungen
WAsP-CFD-Berechnungen in WindPRO
WindPRO 2.9 bietet einen benutzerfreundlichen Zugang zu CFDBerechnungen auf einem Hochleistungs-Rechencluster. So können ohne
hohe Anfangsinvestitionen Ertragsprognosen im komplexen Gelände
durchgeführt werden, die weit detaillierter sind, als auf herkömmlicher PCHardware betriebene CFD-Modelle.
Die Nutzung von WAsP-CFD setzt eine gültige Lizenz für WAsP 11 und für
das WindPRO-Modul MODEL voraus.
Einfache Bedienung ist ein zentrales Anliegen der WAsP-CFDImplementierung in WindPRO. Wer bereits herkömmliche WAsPBerechnungen gemacht hat, kann Knowhow und Erfahrung direkt für
Berechnungen im komplexen Gelände nutzen. Die Eingangsdaten für eine
WAsP- und eine WAsP-CFD-Berechnung sind weitgehend die gleichen, so
dass beide Methoden ohne großen Aufwand parallel angewandt werden
können.
Eine Berechnungsfläche umfasst von 2x2 km. Große Standorte werden in
mehrere Berechnungsflächen aufgeteilt. Die Teilflächen können
automatisch aus einem WEA-Flächen-Objekt erzeugt oder manuell auf der
Karte platziert werden. Das Beispiel rechts zeigt einen Standort mit 100
WEA und 2 Messmasten, der durch insgesamt 11 Berechnungsflächen
abgedeckt wird.
Berechnungsflächen werden in etwa 20-30 Minuten/Fläche auf dem
WAsP-CFD-Hochleistungscluster (betrieben von EMD) sequenziell
abgearbeitet. Die Zeit der voraussichtlichen Fertigstellung kann jederzeit
abgerufen werden.
Der Preis pro Berechnungsfläche beträgt 200€. Ein Standard-PC würde
etwa drei Tage benötigen, um eine Fläche in derselben hohen Auflösung
zu berechnen. Die benötigte Auflösung wurde in aufwändigen Tests durch
DTU/Risø ermittelt und ist essenziell, um die numerische Unsicherheit
einer CFD-Berechnung auf ein akzeptables Niveau zu bringen.
Weitere WAsP-Themen
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Mit WindPRO 2.9 und WAsP 11 wird ein neuer Weg der Verknüpfung
der beiden Programme beschritten: Während in früheren Versionen
ein reduzierter WAsP-Berechnungskern verwendet wurde, greift
WindPRO 2.9 nun direkt auf die Standardinstallation von WAsP 11 auf
Ihrem Rechner zu. Auf die Bedienung hat dies keinen Einfluss, es
ermöglicht WindPRO 2.9 aber, Ergebnisse aus WAsP 11 abzugreifen,
die vorher nicht zugänglich waren, z.B. berechnete Verdrehung,
Rauigkeits-, Orographie- und Hindernis-Speedup und MesoskalenRauigkeit. Diese Ergebnisse sind über Ergebnis-in-Datei einer PARKBerechnung zugänglich und werden auch in einer zukünftigen Version
der jährlichen Variationsberechnung eine Rolle spielen.
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Die Stabilitätskorrektur wurde in WAsP 10.2 verbessert, so dass sich
Offshore und in Küstenregionen Abweichungen zu früheren WAsPVersionen ergeben. Die Grafik rechts zeigt die Änderungen zwischen
WAsP 10.2 und WAsP 9 in Abhängigkeit zur Entfernung von der Küste.
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Höhen- und Rauigkeitskarten werden bei Angabe einer Begrenzung
nun rechtwinklig beschnitten, im Gegensatz zum früheren Modus, bei
dem nur Linien, die vollständig außerhalb der Begrenzung lagen,
entfernt wurden. Dieser Modus konnte in einigen Fällen zu (räumlich)
sehr großen Karten führen, was wiederum die Auflösung der WAsPBerechnung reduziert.
Berechnete Produktionen mit WAsP 10.2 im Vergleich zu WAsP 9 in
Abhängigkeit von der Küstenentfernung. Die Maximale Abweichung
beträgt fast 6% in 100m Höhe. Diese Ergebnisse basieren auf konkreten
geographischen Situationen und sind nicht repräsentativ für andere
Standorte.
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EMD-ConWX-Mesoskalen-Datensatz
Ab WindPRO 2.9 kann ein Mesoskalen-Datendienst für Europa (Abdeckung
siehe Karte) abonniert werden. Die räumliche Auflösung beträgt 0,03° x
0,03° (entspricht in Deutschland ca. 2,1 x 3,3 km), die zeitliche Auflösung
ist 1 Stunde.
Die Modellierung basiert auf dem Grenzdatensatz ERA interim von ECMWF
und wird auf einem Hochleistungs-Rechencluster durch EMD und ConWK
(www.conwx.com) unter Verwendung der Software WRF vorgenommen.
Windgeschwindigkeit und Windrichtung werden für Höhen von 10, 25, 50,
75, 100, 150 und 200m ü. Gr. modelliert. Für eine oder mehrere Höhen
stehen zusätzlich Temperatur, Druck und weitere klimatische Parameter
zur Verfügung.
Bei Einführung werden die Daten mindestens einen Zeitraum von 10
Jahren abdecken, dieser Zeitraum wird im Lauf des Jahres 2013 auf 20
Jahre erweitert. Neue Daten werden mit einem Zeitversatz von etwa 3
Monaten zur Verfügung gestellt (dieser Versatz ist durch die Datenquelle
ERA interim bedingt).
Umfassende Tests gegen Windmessungen werden kontinuierlich
durchgeführt. Treten Abweichungen auf, werden diese auf der
Downloadseite veröffentlicht, um Anwendern die Korrektur auf ein
angemessenes lokales Niveau zu ermöglichen. Ein Vergleich des
Mesoskalen-Windprofils mit dem von WAsP berechneten Profil (rote Linie)
ist rechts abgebildet. Das gezeigte WAsP-Profil wurde durch ein 160mMessung verifiziert.
Ein 1-Jahres-Abonnement zum Bezug der EMD/ConWX-Zeitreihen kostet
1500€ für die erste und 450€ für jede weitere Lizenz. Im Rahmen
angemessener Nutzung ist die Downloadmenge nicht begrenzt.
Systematischer Download ist nicht zulässig und führt zur Sperrung des
Zugangs.
Das neue Modul PERFORMANCE CHECK
PERFORMANCE CHECK dient zur Analyse der tatsächlichen Produktion von
WEA und Windparks. Das Hauptziel ist es, festzustellen, ob die Anlagen
wie erwartet produzieren und, wenn nicht, welche Produktion anhand der
vorliegenden Daten zukünftig zu erwarten ist. Darüber hinaus ist
PERFORMANCE CHECK ein einzigartiges Tool, um die Eignung von
Prognosemodell und Eingangsdaten zu prüfen sowie ob WEA
entsprechend ihrer Leistungskennlinien produzieren.
Es können sowohl mit 10-min SCADA-Daten als auch Stunden-, Tages- oder
Monatsmittelwerte verwendet werden. Fein aufgelöste Daten führen zu
einer genaueren Analyse, wenn jedoch mehrere Jahre Produktionsdaten
für mehrere WEA vorliegen und nur einen allgemeiner Überblick über die
Performance benötigt wird, ist eine geringe Auflösung schneller und
effizienter. In Verbindung damt wurde auch die PARK-Berechnung mit
jährlicher Variation verbessert. Hier können nun einzelne WEA ausgewählt
und Zeitreihen auf andere Mittelungszeiträume aggregiert werden, um die
Datenmenge zu reduzieren.
Teil von PERFORMANCE CHECK ist ein umfangreiches Windindex-System.
Eigene Index-Datenbanken können erstellt und z.B. über Copy-Paste aus
Excel-Tabellen gefüllt werden. Ebenfalls können Zeitreihen in METEOObjekten zur Indexerstellung verwendet werden und im erweiterten
Modus über MCP-Techniken skaliert werden. Liegen beispielsweise
MERRA-Daten für eine ganze Region vor, kann eine regionale IndexDatenbank mit wenigen Mausklicks erstellt werden. Vergleichbar einfach
erfolgt auch ein monatliches Update: Wählen Sie zuerst „Neue Daten
laden“ im Meteo-Analyzer und aktualisieren Sie anschließend die IndexDatenbank.
Mit der Index-Datenbank und monatlichen Produktionsdaten kann die
Windindex-korrigierte Produktion (WKP) für eine WEA berechnet und
damit Prognosen effizient validiert werden.
Die Berichte von PERFOMRANCE CHECK umfassen:
-
Erwartete langjährige Produktion
Verlustanalyse auf Basis der index-korrigierten Produktion
(tatsächliche Produktion, monats- und jahresweise).
Prognosen auf Basis der historischen Indexschwankungen und
der kalkulieren WKP. Mit dem Index werden Standardabweichungen und Überschreitungswahrscheinlichkeiten (z.B. P75 und
P90) für das kommende Jahr auf monatlicher Basis berechnet.
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Neue Features im METEO Objekt
Das METEO-Objekt in Version 2.9
Möglichkeiten der Datenanalyse:
bietet noch umfangreichere
•
Ausreißer in den Grafiken (XY-Grafik etc.) können durch Doppelklick
auf den Datenpunkt in der Zeitreihen-Grafik dargestellt werden. Mit
Rechtsklick kann der Punkt deaktiviert werden.
•
Die Deaktivierungslinie ermöglicht es, alle Ausreißer in einer XY-Grafik
auf einmal zu deaktivieren.
•
Synthese von Zeitreihen für zusätzliche Höhen auf Basis einer
Windgradienten-Matrix (z.B. typischer Windgradienten-Tagesgang für
jeden Monat und jede Richtung, siehe Grafik). Neben der Nutzung zur
Zeitreihen-Synthese ist die Matrix alleine bereits ein mächtiges
Analysewerkzeug, da sie wertvolle Informationen über den Jahresund Richtungsverlauf der Windscherung übersichtlich aufbereitet
•
Bei jeder Grafik gibt es nun eine Schaltfläche für den Datenexport (z.B.
nach Excel).
•
Klicken-Ziehen zoomt in der Zeitreihen-Grafik.
•
Verbesserte Ansichten der Wind- und Energierosen mit abgerundeten
Sektoren, monatlicher Ansicht sowie Anzeige der Leistungsdichte und
WEA-Produktion (vereinfachte Leistungskennlinie) in Windgeschwindigkeitsintervallen.
•
Direktes Einlesen von .RWD-Dateien (NRG-Datenlogger).
•
Vorlagen für Meteo-Berichte können gespeichert / geladen werden
und müssen nicht jedes Mal neu angelegt werden.
•
XY- und Windgeschwindigkeits-Differenz-Grafik laden voreingestellt
die ersten zwei Höhen zur Voransicht, was die Arbeit schneller und
einfacher macht. Wenn der Cursor auf einen Punkt zeigt, wird (bei
nicht aggregierten Grafiken) nun der Mess-Zeitpunkt angezeigt.
•
Werden Daten neu geladen (z.B. mit veränderten Kalibrierungsparametern), bleiben auch Teil-Deaktivierungen erhalten. Eine
Wiederholung des Screenings ist nicht mehr nötig.
Matrix der Windscherung über Monate (Spalten) und Tagesstunden
(Zeilen). Hier ein bewaldeter Standort in Nordschweden ohne
Sonneneinstrahlung im Winter – generell hohe Windscherung, extrem
aber Nachts und im Winter
Weitere neue Features
Die genannten Erweiterungen beschreiben die wichtigsten Neuigkeiten in WindPRO 2.9, es gibt jedoch viele weitere wertvolle Verbesserungen – hier eine
Auswahl:
Neue Online-Datendienste:
CFSR Winddaten mit globaler Abdeckung: Dies ist eine Alternative zu den MERRA-Daten, die an manchen Orten besser mit den Messdaten korreliert. Da damit
zwei alternative Datensätze vergleichbarer Qualität vorliegen, kann die Unsicherheit einer Langzeit-Korrektur deutlich reduziert werden (mit EMD/ConWXZeitreihen ist eine weitere Verbesserung möglich).
WMS (Web Map Service): Karten von WMS-Diensten können in WindPRO heruntergeladen und zur Verwendung in Projekten gespeichert werden. Einige WMSDienste sind bereits vorkonfiguriert, eigene WMS-Server können über ihre URL eingebunden werden.
Google-Overlay Karten-Import: Ermöglicht die Georeferenzierung von Karten in Google Earth, indem die überlagerte Karte mit korrekter Ausrichtung und Größe
an die richtige Position gezogen wird. Die Karte wird als .kmz-Datei in Google Earth gespeichert und in WindPRO importiert.
DECIBEL und NORD2000
Immissions-Richtwerte von Schall-Immissionsorten können bei der Berechnung angegeben werden (anstatt im Schall-Immissionsort-Objekt). Damit wird
Nutzung und Vergleich verschiedener Berechnungsmodelle erleichtert, da nicht alle Schallimmissionsorte geändert werden müssen. Eine Mischung aus vorher
festgelegten Anforderungen und Angaben bei den Berechnungseinstellungen ist auch möglich. Die einzelnen Schall-Immissionsorte bieten die Option „In
DECIBEL-/NORD2000-Berechnung festlegen“.
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Die Anzeige der „Distanz zum Richtwert“ (in Metern) ist eine neue Option in der DECIBEL-Berechnung. Dadurch ist es leicht zu erkennen, wie weit Anlagen
verschoben werden können oder sollten, um den Anforderungen zu entsprechen. Diese Option kann in den Berechnungseinstellungen auch abgewählt werden.
Die Überprüfung von Abstandsanforderungen (in Metern) eines Schall-Immissionsorts in den Berichten kann nun deaktiviert werden.
Ein neues Schallmodell für die Niederlande wurde implementiert. Dieses Modell ist im Vergleich zu anderen Schallmodellen relativ komplex, die Anwendung in
WindPRO ist jedoch sehr einfach.
Die Berechnungsengine von NORD2000 läuft nun vollständig im Hintergrund, so dass der Rechner während aufwändiger NORD2000-Berechnungen für andere
Zwecke genutzt werden kann, ohne dass das NORD2000-Fenster ständig erscheint.
SHADOW
Eine kleinere Verbesserung der Ergebnisgenauigkeit wurde vorgenommen. In früheren Versionen wurden Schattenwurfzeiten von weniger als 2 Minuten
aufgrund des Zeitschritts der Berechnung auf 2 Minuten aufgerundet. Das Hauptergebnis stimmte daher nicht immer mit den Angaben im Kalender überein.
Eine Rundung findet nun nicht mehr statt.
Ergebnislayer – Erstellen von Vergleichslayern
Zwei Ergebnislayer können nun verglichen werden, indem z.B. eine Windressourcenkarte aus einer WAsP-CFD-Berechnung von einer normalen WAsPBerechnung subtrahiert wird (siehe Abbildung unten), um Modellunterschiede zu verdeutlichen. Jegliche Ergebnislayer können verglichen werden und es
können sogar eigene Formeln für den Vergleich definiert werden. So können – bei Vorliegen einer sinnvollen Formel – z.B. Schall- und Schattenlayer zu einem
kumulierten Einfluss zusammengefasst werden.
Vergleich von Windressourcenkarten: Links WAsP, in der Mitte WAsP-CFD und rechts das Vergleichslayer (WAsP minus WAsP-CFD). Es ist deutlich zu sehen,
dass WAsP um bis zu 0,7 m/s höhere Ergebnisse als WAsP-CFD liefert. Siehe auch Abbildung am Ende des Dokuments
3D-Viewer
Ein Werkzeug zur schnellen Überprüfung Ihres Standorts und der Höhendaten. Einige Beispiele sind unten dargestellt. WEA-Objekte werden lediglich als grobe
Skizzenansichten angezeigt, andere Objekte auf der Karte werden mit einer Strichmarkierung dargestellt. Jede Hintergrundkarte und/oder Ergebnislayer kann als
Hintergrund ausgewählt werden. Die Überhöhung kann angepasst und ein Gitternetz angezeigt werden. Der dargestellte Ausschnitt ergibt sich aus dem
sichtbaren Ausschnitt im regulären Kartenfenster. Der Blickwinkel kann frei und in Echtzeit gewählt werden.
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Die letzte Darstellung zeigt das WAsP-minus-WAsP-CFD-Ergebnis aus dem vorigen Abschnitt im 3D-Viewer. Hier zeigt sich, dass es vorwiegend in den Tälern bzw.
den Bereichen hinter den Hügelkuppen ist, wo WAsP höhere Windgeschwindigkeiten als WAsP-CFD prognostiziert.
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