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Methodik III: GWS® MESO von Al-Pro


GWS® MESO

Modellvalidierung

Die Resultate der GWS® MESO  Modellierungen werden mit Hilfe von Meßdaten meteorologischer Stationen validiert. Die Meßdaten werden dabei hinsichtlich ihres repräsentativen Charakters für das Modellgebiet und ihrer Qualität sowie hinsichtlich des Meßzeitraumes gewichtet. Bei größeren Abweichungen zu den Messungen werden die GWS® MESO Ergebnisse mit Hilfe dieser gewichteten Winddaten korrigiert und optimiert.

Al-Pro hat eine Studie [21] über die Qualität der GWS® MESO Modellierungsergebnisse durchgeführt, indem die Ergebnisse mit den Meßwerten von zirka 340 europäischen meteorologischen Stationen verglichen wurden. Die Validierung der mittleren jährlichen Windgeschwindigkeit erfolgte dabei mit meteorologischen Daten des Deutschen Wetterdienstes [10] sowie mit meteorologischen Daten aus dem europäischen Windatlas [11], aus dem Windatlas für die Mitteleuropäischen Länder [12] und von Wetteronline GmbH [13]. Die überwiegende Zahl der meteorologischen Referenzstationen befindet sich auf Flughäfen. Die Validierung erfolgte dabei in Google Earth mit Hilfe von GWS Meso kml-Dateien, die aus den Modellierungsergebnissen extrahiert wurden. Die Position der meteorologischen Stationen wurde ebenfalls überprüft.

 

Der Vergleich der GWS® MESO Daten mit den Referenzmeßdaten der meteorologischen Stationen in 10 m Höhe über Grund zeigt einen Fehler von ± 0.5 [m/s] für 52% der Stationen. 29% zeigen einen Fehler von ± 1.0 [m/s] und weitere 10% einen Fehler von ± 1.5 [m/s]. 9% der gerechneten Windgeschwindigkeitswerte zeigen eine Abweichung von mehr als 1.5 [m/s] zu den gemessenen Geschwindigkeitswerten. Klicken Sie hier, um die Studie runterzuladen.

 
Übergangsbereich

Aufgrund der Randeffekte der GWS® MESO Berechnungen muß eine Randzone (boundary zone) auf der GWS® MESO Karte definiert werden, in der die Genauigkeit der Windwerte geringer ist als im zentralen Bereich der Karte. Diese Randzone wird auf den GWS® MESO Karten durch blasse Farbwerte hervorgehoben. In der Regel besitzt zunächst jede GWS® MESO Windkarte so eine Randzone. Im Zuge der weiteren Kartenberechnungen kann jedoch diese Randzone korrigiert werden. Dies ist dann möglich, wenn zu einer (zentralen) Karte die 8 umliegenden Karten berechnet worden sind. Die Korrektur der Windwerte im Randbereich der zentralen Karte erfolgt durch die gewichtete Mittelung der sich überlappenden Randbereiche von allen 9 Karten.

Einschränkungen

GWS® MESO Windkarten geben einen Überblick über das Windangebot, dass in der untersuchten Region erwartet werden kann. Das Ergebnis jeder Berechnungszelle ist das klimatische Mittel der berechneten Fläche, in diesem Fall 2 x 2 km. Die Windsituation innerhalb dieser Fläche kann von diesem Mittelwert abweichen. Speziell in komplexen Geländesituationen können Variationen erwartet werden – auf Bergkuppen und Höhenzügen sind im Allgemeinen höhere, in Tälern und Senken niedrigere Geschwindigkeiten als der Mittelwert zu erwarten.
Aufgrund der Eigenschaften der GWS® MESO Modellierung ist es nicht immer möglich, die lokal durchgeführten Windverhältnisse gänzlich und korrekt abzubilden. Diskrepanzen zwischen gemessenen und berechneten Windwerten hinsichtlich der Windrichtung- und Geschwindigkeit können auftreten. Beispielsweise können lokale thermisch getriebene Windsysteme, wie beispielsweise Land- und Seewinde, von vornherein nicht exakt modelliert werden, da Wärmestrahlung, Kondensation und tageszeitliche meteorologische Schwankungen im Modell nicht implementiert sind. In solchen Fällen ist es daher wahrscheinlich, dass bestimmte Komponenten der Windrichtung und Windgeschwindigkeit unterrepräsentiert sind. Andererseits leisten derartige Windsysteme fast nie einen relevanten Beitrag zum Windenergieangebot, dass im Allgemeinen durch adiabatisch getriebene Strömungsfelder sowie Fallwinde dominiert ist, die vom Modell korrekt wiedergegeben werden.
Die GWS® MESO Windkarten zeigen keine Tendenz zu systematischer Über- oder Unterbewertung der Windwerte.

   


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