© 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
© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 2
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
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
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)
© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 3
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
http://www.dwd.de/solarenergie
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
© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 4
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
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
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
http://www.dwd.de/klimadaten
© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 5
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
http://www.dwd.de/klimadaten
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
http://www.dwd.de/klimadaten
© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 6
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
http://www.dwd.de/klimadaten
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
http://www.dwd.de/klimadaten
© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 7
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
www.dwd.de/winddaten
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
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
© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 8
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 9
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
http://www.dwd.de/windkarten
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
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)
© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 10
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
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
� 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)
© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 11
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
� 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 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)
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
� 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.
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)
© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 12
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
� 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)
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
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
© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 13
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
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.
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
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
© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 14
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
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)
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
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.
© DWD, Regionales Klimabüro Potsdam 15
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
� 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
DWD-Informationsveranstaltung zu den "Windenergietagen 2012", 15.11.2012, Lindenberg
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