Ausschnitt aus der Windkraftkarte des Energieatlas Bayern
Auch Gauting und Krailing haben ihre Windkraftgebiete ausgewiesen. Vgl: http://www.merkur-online.de/lokales/gauting/sieben-wuermtaler-standorte-gespraech-1463905.html
Hier im Kommentar hat unser – immer kundiger, immer kritischer – Leser “aviator” die Mühe gemacht, ihm zur Verfügung stehende Winddaten aus Oberpfaffenhofen “hochzurechnen” … mit einem erschütterndem Ergebnis, das den anderen Windgutachten widerspricht.
Wind und Realität. Nach allem, was man in Erfahrung bringen kann, wurden für die Ermittlung der Windgeschwindigkeiten in 140m Höhe für die Region keine Windmeßdaten aus dem Landkreis herangezogen, sondern ausschließlich auf Computermodellierung, den Windatlas und sehr weit entfernt liegende Windmeßanlagen vertraut. Auf dieser fragwürdigen Basis werden jetzt von unseren Kommunalpolitikern mit großem Pomp fiktive Windkraftparks ausgewiesen.
Vergleichen wir das Ergebnis dieses höchst unwissenschaftlichen (und offensichtlich falschen) Ansatzes doch einmal mit der Realität.
Das Institut der Physik der Atmosphäre des DLR (http://www.dlr.de/pa) betreibt eine qualitativ hochwertige Wetterstation auf dem Dach ihres Gebäudes am Sonderflughafen Oberpfaffenhofen in einer Höhe von ca. 25m über dem Flugplatzreferenzpunkt von 583m. Diese Station liefert Winddaten mit einer Zeitauflösung von 5 Minuten und einer Verfügbarkeit von 95,5% (2008-2010). Der Abstand dieser Wetterstation von den im Landkreis geplanten WKA-Gebieten beträgt zwischen 5km und 15km. Ich habe diese Winddaten mal für die Jahre 2008, 2009 und 2010 (etwa 316.000 Datensätze) ausgewertet. Dabei habe ich die ungültigen Datensätze (4,5%) durch das arithmetische Mittel der gültigen Daten ersetzt. Da das Dreischalen-Anemometer eine Ansprechschwelle von 0,6 m/s hat, habe ich zudem jeden Windgeschwindigkeitswert, der Null ist, auf 0,5 m/s angehoben. Den Windzunahmefaktor mit der Höhe habe ich mit 2,0 angesetzt. Dies ist eigentlich ein Wert, der nur über dem offenen Meer erreicht wird, aber wir wollen die Windkraft ja möglichst wohlwollend behandeln (der für unsere Bodenrauhigkeiten eigentlich zu verwendende Wert für die Windzunahme in der Prandtl/Ekman-Schicht liegt bei ca. 1,4). Mithin gelten meine Berechnungen für ein Windrad mit einer Nabenhöhe von mehr als 200m.
Die daraus resultierenden mittleren Windgeschwindigkeiten zeigen, was wirklich Sache ist. Mit den 5-Minuten-Windgeschwindigkeiten und den Leistungskennlinien von verschiedenen WKAs läßt sich recht einfach ermitteln, wieviel Strom sich mit Wind bei uns erzeugen läßt:
Michaels-iMac:Rohdaten $ gcc -o prog compute_wka.c
Michaels-iMac:Rohdaten $ ./prog
Windkraftertragsberechnung
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Anzahl verarbeiteter Datensaetze : 316174
Anzahl korrigierter Datensaetze : 14259 [4.5%]
Durchschnittswerte (2008/2009/2010 gemittelt):
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Windgeschwindigkeit in 25m Hoehe : 1.31 m/s
Angenommener Windzunahmefaktor : 2.0
Windgeschwindigkeit in 200m Hoehe : 2.62 m/s
Windrichtung : 198 Grad
WKA-Leistung (Enercon E-126) : 409.6 kW
Stromerzeugung pro Jahr (E-126) : 3.597 GWh
WKA-Leistung (Siemens SWT 2.3-113) : 238.6 kW
Stromerzeugung pro Jahr (SWT 2.3) : 2.095 GWh
Den höchsten Jahresertrag mit 3,6 GWh liefert – wie zu erwarten – die größte WKA der Welt (Enercon E-126). Die von Gemeinde Berg genannte Siemens SWT 2.3-113 bringt es gerade mal auf 2,1 GWh, womit sich auch die Vorstellung erledigt haben dürfte, man könnte hier mit sogenannten “Schwachwindanlagen” etwas erreichen.
Da WKAs etwa 1.500€ pro kWh kosten, der laufende Betrieb weiteres Geld verschlingt und auch die Verzinsung des eingesetzten Kapitals berücksichtigt werden muß, führt selbst der hoch subventionierte Betrieb eines Windkraftparks im Landkreis Starnberg zwangsläufig in die Pleite. Willkommen in der Realität.
Das eigene Windkraftgutachten Danke, lieber aviator, für die Mühe. Da uns die gemachten Gutachten nur sehr zögerlich vorgelegt und noch zögerlicher veröffentlicht werden (und das nur dann, wenn sie eindeutig PRO Windkraft sind), sind wir für jede unabhängige Berechnung dankbar. Ich hätte noch 3 Fragen:
1. Wie verhält sich denn ihre Zahl zu der im “Windatlas” angegebenen (der ja von allen Seiten immer wieder als “trügerisch” bezeichnet wird)?
2. Entscheidend in Ihrer Berechnung ist ja der “Windzunahmefaktor”. Ist dieser ein empirisch belegbarer Wert?
3. Für den Ertrag ist ja nicht die durchschnittliche Windgeschwindigkeit entscheidend, sondern die tatsächliche. D.h. wenn an der Hälfte der Tage kein Wind, an der anderen Hälfte aber der doppelte Wind wäre, wüchse der Ertrag, da dieser in der 3. Potenz zur Windgeschwindigkeit steigt. Wie aufwendig wäre es, mit Ihrem Datensatz eine solche, genauere Berechnung zu erstellen?
Zuletzt: Wir würden Ihre Berechnungen gerne hier im redaktionellen Teil veröffentlichen. Ist eine kleine graphische Aufbereitung möglich. Gerne zuschicken unter: ammer (at) quh-berg.de .
Ein paar Infos. Sehr geehrter Herr Ammer,
gerne geschehen. Ich stehe der Windkraft neutral gegenüber, bin aber der Ansicht, daß die Bewertung der tatsächlichen Verhältnisse Vorrang vor irgendwelchen Wunschvorstellungen haben sollte. Zu Ihren Fragen:
1.) Wie die Zahlen im Windatlas zustandekommen, wird in den mir zur Verfügung stehenden Quellen nur sehr nebulös beschrieben. Angeblich gehen dort auch Meßdaten ein, die Frage ist nur, welche. Die DLR-Daten hat jedenfalls, soweit ich weiß, niemand angefragt, obwohl diese meines Wissens nach für Wissenschaft, Forschung und Lehre frei verfügbar sind. Wenn man sich den Windatlas für unsere Gegend anschaut, so sind die Daten im Schnitt doppelt so hoch wie in OBI gemessen. Meine Vermutung ist, daß hier viel Mathematik und wenig Substanz im Spiel ist. Offenbar sind die Windatlas-Werte für Deutschland flächendeckend zu hoch, ich hatte ja schon mal einen Artikel dazu verlinkt. Die Windgutachten sind mittlerweile ja auch ein gigantisches Geschäftsmodell und es wird von den entsprechenden Gutachtern immer so dargestellt, als ob die Thematik nur von Raketenwissenschaftlern beherrscht würde. Wenn Sie aber eine so solide Datenbasis wie die des DLR haben, reichen für alle notwendigen Berechnungen die Mathematikkenntnisse der 9. Klasse aus 😉
2.) Der Windzunahmefaktor ist in der Wissenschaft recht gut belegt. Im Bayerischen Windatlas finden Sie den auf Seite 8:
http://www.stmwivt.bayern.de/fileadmin/Web-Dateien/Dokumente/energie-und-rohstoffe/Bayerischer_Windatlas.pdf?PHPSESSID=e5f294740547333bb16ebad8d2896e16
Eine recht gute Abhandlung zu dem Thema gibt es auch hier:
http://www.drmreiber.de/Ve_Artikel_Pdf/Aenderungen_des_Windfeldes.pdf
3.) Es ist richtig, daß die durchschnittliche Windgeschwindigkeit über den Ertrag einer WKA wenig aussagt. Aus diesem Grund habe ich in meinem Auswertungsprogramm die Leistung über die Zeit für alle 316.000 Datensätze aufintegriert. Das bedeutet, die elektrische Arbeit (kWh) ist für jedes 5-Minuten-Intervall anhand der WKA-Leistungskurve berechnet und dann aufaddiert worden. Die angegebenen GWh-Werte sind also bereits die, die Sie richtigerweise haben möchten.
Ich schicke Ihnen die Auswertung per Email. Ich hoffe, die Mailbox hält’s aus 😉
Mit freundlichen Grüßen,
Michael Stock
Interessant… lieber “aviator”,
Ihre Ausführungen finde ich sehr interessant. Wie so häufig, hat der Bürger kaum eine Chance, die Sachlage zu durchblicken. Jede Seite bietet hochrangige Sachverständige auf, die letztlich jeweils zu völlig konträren Ergebnissen kommen. Das kennen wir aus jahrzehntelanger Erfahrung aus dem Bereich der Steuerpolitik oder auch der Gesundheitsreform. Wem soll man also vertrauen, wenn sie alle Fachleute sind? Beim Thema Windenergie scheint es nun also nicht anders zu sein.
Ihre Ausführungen stimmen durchaus nachdenklich, was die “Windkraft-Euphorie” in den politischen Gremien im Landkreis betrifft. Mich würde interessieren, da ich Sie nicht kenne, woher Sie Ihr Fachwissen beziehen, mit dem Sie derart ausführliche unf professionelle Einschätzungen abgeben. Würden Sie dies einem interssierten Berger Bürger mitteilen?
Für mich stellt sich die Frage – nachdem mittlerweile festzustehen scheint, dass der gesamte Berger Energiebedarf mit Windkraftanlagen nicht gedeckt weden kann – ob es nicht trotzdem einfach ein Beitrag zur Energiegewinnung ist im Hinblick auf die Ablösung der Atomkraft? Oder sind diese Anlagen sogar mit finanzielllen Verlusten für den Steuerzahler behaftet – Sie nannten Betriebskosten von 1500 Euro pro kWh, die ja auch erst einmal wieder ausgeglichen werden müssen, bevor es in die schwarzen Zahlen geht.
Freundliche Grüße aus Unterberg!
Hobby-Meteorologe Lieber Aviator,
schön dass Sie sich die Mühe machen, die öffentlich präsentierten Windgutachten als falsche Versprechungen zu entlarven, lassen Sie mich dazu bitte folgendes fragen bzw. feststellen:
1. Ich hatte nicht die Zeit, den von Ihnen angegebenen Wert für die mittlere WIndgeschwindigkeit zu überprüfen, gehe aber davon aus, dass Ihre Berechnungen zumindest mathematisch korrekt sind.
2. Schön, dass Sie korrekterweise für jedes 5-Minuten Intervall eine Leistung ermittelt und anschließend integriert haben, ansonsten wird ja gerne mit übers Jahr gemittelten WErten gerechnet und die Ergebnisse sind nutzlos.
3.Ihr Ansatz, die am Standort Oberpfaffenhofen in 25 m gemessene Windgeschwindigkeit pauschal mit einem Faktor zu versehen, geht fehl. Betrachtet man die Windzunahme mit steigender Höhe, so herrscht ein logarithmischer Zusammenhang, der stark vom umgebenden Relief, Bebauung, Hindernissen, etc. abhängt. Das eine allgemeine Verdopplung wohlwollend gegenüber dem tatsächlichen Windpotential ist, würde ich bestreiten!
4.Hier steckt meiner Meinung nach der Kern des Problems: Sie berechnen einen Ertrag basierend auf den Erhebungen einer Wetterstation in 25 m Höhe und “knüppeln” die Messwerte mit dem Holzhammer auf die Höhen die maßgeblich sind für die Windnutzung, gleichzeitig kritisieren Sie die Vorgehensweise der WIndgutachter, die ja Ihrer Meinung nach “ausschließlich auf Computermodellierung, den Windatlas und sehr weit entfernt liegende Windmeßanlagen” vertrauen. Da liegen Sie falsch, ein Windgutachter der seine Akkreditierung verdient hat nutzt die von Ihnen genannten frei zugänglichen Quellen natürlich ebenfalls, aber darüber hinaus halt auch Ertragswerte von bestehenden Windkraftanlagen, welche der Allgmemeinheit nicht ohne weiteres zugänglich sind. Dass diese Daten anschließend in ein Computermodell einfließen, um Vorraussagen über einen bestimmten Standort treffen zu können, stellen Sie mehr oder weniger als Wichtigtuerei und unnötige Raketenwissenschaft dar, nun, komplexe Sachverhalte lassen sich nun einmal nur mit der Hilfe von Computermodellen darstellen, egal in welche wissenschaftliche Disziplin Sie schauen. Dass Daten aus dem Windatlas wahrscheinlich nicht die Bohne interessieren, lasse ich mal dahingestellt.
5.Zu Ihrem Argument, Windgutachten wären ein “gigantisches Geschäftsmodell”: Wenn ein Gutachter durch sein Tun eine Menge Geld verdient (keine Ahnung ob dem so ist), dann hat er gerade ein Interesse daran, keine an den Haaren herbeigezogenen Erträge zu prognostizieren. Wenn die Erträge der Berger Anlagen wie von Ihnen vorausgesagt am Ende tatsächlich nur ein Drittel von den begutachteten Werten betragen, dann können Sie sich sicher sein, dass die beiden (anscheinend recht renommierten) Gutachter-Büros so schnell keinen Auftrag mehr bekommen würden, schließlich würden auf Basis ihrer Gutachten Millionen verbrannt.
Kritische Prüfung – so soll es sein. Sehr geehrter “Aglio E Aiolos”,
daß der Windzunahmefaktor in der Prandtlschicht stark von der Topografie abhängt, weiß ich. Angesichts des Standortes in Oberpfaffenhofen frage ich mich aber, wo eine Windzunahme über den Faktor 2 hinaus bei einem Höhenunterschied von 25m auf 200m herkommen soll. Unbekannten Meßfehlern oder Gebäudeabschattungen bei bestimmten Windrichtungen habe ich durch die Multiplikation des Windzunahmefaktors mit dem Sicherheitsfaktor von 1,4 Rechnung getragen (Windzunahmefaktor 2,0 statt 1,4). Ein zusätzlicher Fehler von mehr als 40% erscheint mir unrealistisch.
Ich lasse mich gerne vom Gegenteil überzeugen, aber nur auf der Basis von nachvollziehbaren Rechnungen und Daten. Haben Sie Erkenntnisse darüber, auf welchen Meßdaten und Modellrechnungen die Windgutachten für den Landkreis basieren? Wenn ja, können wir das ja gerne mal vergleichen. Die OBI-Rohdaten stelle ich Ihnen zum Nachrechnen gerne zur Verfügung.
@Jumbo Ich muß mich beruflich ab und zu mal mit Atmosphärenphysik beschäftigen, daher auch meine Kontakte zum DLR.
Wie immer in solchen Fällen, ist bei der Bewertung von Aussagen die Frage nach dem “qui bono” angebracht. Auch ich kann natürlich Fehler machen oder mich irren, aber zumindest will ich Ihnen nichts verkaufen. Ich habe weder Windkraftanlagen noch Kernkraftwerke im Angebot, und betreiben will ich auch keine 😉
Es wäre natürlich gut, wenn man die Daten aus OBI noch mit einer anderen Quelle aus dem Landkreis vergleichen könnte, aber ich habe keine. Die Winddaten aus Giesing, die “Nicht ob sondern wo” verlinkt hat, sind noch am nächsten und korrelieren mit den OBI-Daten so einigermaßen. Die Balken sind etwas höher als in OBI von vergleichbaren Tagen, allerdings auch eine Stunde breit und nicht 5 Minuten. An dieser Stelle geht es ins Eingemachte, denn man muß wissen, wie die Daten genau entstanden sind, und in welcher Höhe. Im Fall von OBI ist das klar, aber wie das in Giesing aussieht, wissen wir nicht.
Solange, bis etwas anderes auftaucht, sind die OBI-Daten für unseren Landkreis wohl die einzige meßtechnische Basis. Herr Sing von den Stadtwerken München rückt seine nicht heraus, und ob wir die von Herrn Genz bekommen, ist wohl auch mehr als fraglich. Allzuviel Transparenz ist in der WKA-Branche aus irgendwelchen Gründen nicht erwünscht. Die absolute Wahrheit werden wir wohl nur erfahren, wenn an der Stelle, an der eine WKA errichtet werden soll, eine Meßanlage in der richtigen Höhe aufgestellt und diese mindestens über ein Jahr hinweg betrieben wird.
Die 1.500 €/kW sind übrigens die Gestehungskosten einer WKA, nicht deren Betriebskosten. Eine Enercon E-126 kostet ca. 11 Millionen €.
Ebenso freundliche Grüße!
Hallo Aviator,
Sie schreiben was von:
“Offenbar sind die Windatlas-Werte für Deutschland flächendeckend zu hoch, ich hatte ja schon mal einen Artikel dazu verlinkt.”
Finde ich leider nicht. Haben Sie den Artikel noch einmal?
Liebe Grüße
Manfred Plechaty
Danke Michael ‘Aviator’ … … Sach ich doch: Flaute!
klingt komisch is aber so….. die besten Winddaten und das Wissen über die Rentabilität eines Windrades in der Gemeinde Berg hat bestimmt ein gewisser Herr auf der Maxhöhe der dort ein solichiges betreibt. Vielleicht sollte man ihn mal Fragen…………:=)
Vielleicht könnte man … … mal rumschauen nach anderen Wetterdatenbanken. Z.B. kann ich mich an so etwas im Math. Inst. der LMU erinnern (da sind auch die Meteorologen mit untergebracht), vgl.:
http://www.meteo.physik.uni-muenchen.de/dokuwiki/doku.php?id=wetter:stadt:messung
Herr Kachelmann scheint übrigens eine Wetterstation auf Kloster Andechs zu betreiben:
http://wetterstationen.meteomedia.de/map=Deutschland
Auf Kachelmann scheint auch das Bayr. Landesamt f. Umwelt zurückzugreifen:
http://www.hnd.bayern.de/niederschlag/wind/wind_grafik.php?msnr=98620&standalone=1&addhr=&art=WI&days=7
Vielleicht betreibt auch die TU Wetterstationen?
@ “Nicht ob sondern wo” Danke für die Links zu den diversen Wetterstationen. Manche von denen bieten ja auch Zeitreihen, habe mir die mal angeschaut und verglichen. Auf der Zeitachse korrelieren die Meßdaten recht gut. Es gibt einen Zeitversatz, der sich aus dem Abstand der verglichenen Stationen erklären läßt.
Interessanterweise entsprechen die Meßwerte der Münchener Stationen nicht den Durchschnittswerten, sondern den Spitzenwerten von OBI. Daraufhin habe ich die OBI-Anlage gestern in Augenschein genommen: Erkennbar null Wind, das Anemometer stand, Spitzenwerte mit 0,5 – 2,0 m/s nur von 15-16, 20-21 und 22-23 Uhr, 5-Minuten-Durchschnittswerte entsprechend der geringen Dauer der Windspitzen 0,2 – 0,9 m/s. Zur gleichen Zeit zeigten die Münchener Stationen (Giesing, LMU) aber dauerhaft Windgeschwindigkeiten von 1-2 m/s an, die es in OBI definitiv nicht gab.
Das kann durchaus an den anderen Windverhältnissen im Stadtgebiet liegen. Möglich ist aber auch, daß die dort angezeigten Windgeschwindigkeiten einfach Spitzenwerte sind, also auch sehr kurze Böen ausweisen, und diesen Wert bis zur nächsten Messung halten. Die Integration solcher Werte führt dann aber rechnerisch zu wesentlich höheren Energieinhalten der Windströmung als tatsächlich vorhanden sind. Die OBI-Anlage bildet außer den Spitzenwerten auch das arithmetische Mittel über 5 Minuten (die aufaddierten Meßwerte über 5 Minuten geteilt durch die Anzahl der Meßwerte), und die hatte ich für meine Auswertung herangezogen.
Ich habe mir jetzt den Spaß gemacht und mal versucht, die von den Windgutachten prognostizierten Werte zu erreichen, und siehe da, es ist mir gelungen, indem ich statt der Durchschnittswerte die Spitzenwerte verwendet und zusätzlich den Windzunahmefaktor auf 2,12 erhöht habe. Damit habe ich so getan, als ob jede auch noch so kurze Windböe mindestens 5 Minuten lang anhält, wir uns auf dem offenen Meer ohne jede Oberflächenunruhe befinden und die Nabenhöhe des Windrads 200m beträgt. Zusätzlich mußte ich dann noch einen Söder-Zuschlag von 6% draufgeben (2,0 -> 2,12):
Michaels-iMac:Rohdaten $ ./prog
Windkraftertragsberechnung
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Anzahl verarbeiteter Datensaetze : 316174
Anzahl korrigierter Datensaetze : 14259 [4.5%]
Durchschnittswerte (2008/2009/2010 gemittelt):
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Windgeschwindigkeit in 20m Hoehe : 2.81 m/s
Angenommener Windzunahmefaktor : 2.12
Windgeschwindigkeit in 200m Hoehe : 5.96 m/s
Windrichtung : 198 Grad
WKA-Leistung (Enercon E-126) : 1647.3 kW
Stromerzeugung pro Jahr (E-126) : 14.467 GWh
WKA-Leistung (Siemens SWT 2.3-113) : 731.2 kW
Stromerzeugung pro Jahr (SWT 2.3) : 6.421 GWh
Das ist jetzt natürlich in mehrerlei Hinsicht eine Milchmädchenrechnung, liefert aber immerhin Erkenntnisse. In dieser Rechnung zeigt sich nämlich theoretisch ein Vorteil der kleineren Anlage (SWT 2.3), die zwar eine ungleich geringere Spitzenleistung erbringt, aber wenigestens etwas früher in den Constant-Speed-Bereich kommt und damit bei Schwachwind nicht ganz so sinnlos vor sich hinmühlt. Die kostet dann auch nur 3,5 Millionen € und hätte damit in der Theorie die Chance, aufgrund der EE-Subventionierung wenigstens die Verzinsung des für sie eingesetzten Kapitals zu erwirtschaften. Das steht allerdings auf der Kippe, denn sie darf keinerlei Wartung/Instandhaltung benötigen, und an Gewinn ist sowieso nicht zu denken. Wenn sie Glück hat, kann die notleidende WKA vielleicht Mitleid erheischen und dadurch verhindern, daß sie wieder abgerissen wird 😉
Nur: Die oben gemachten Annahmen sind aufgrund der tatsächlichen Meßwerte von OBI, meiner Beobachtungen von gestern und der Windzunahme (deren Faktor zwar logarithmisch verläuft, aber erst in 1000m Höhe den Maximalwert von 2,65 erreicht), unrealistisch.
Vielleicht ist das der Grund dafür, daß man keine WKA-Windmeßwerte bekommt und der Windatlas und die meisten Windgutachten das Doppelte des in OBI Gemessenen versprechen.
Wetterdaten Weitere Nachfrage hat an Möglichkeiten erbracht:
Wetterstation im Deutschen Museum:
http://www.deutsches-museum.de/presse/presse-2008/das-wetter/
DWD:
http://www.dwd.de/bvbw/appmanager/bvbw/dwdwwwDesktop?_nfpb=true&_pageLabel=dwdwww_start&_nfls=false
Meteo-Inst. der LMU:
http://www.meteo.physik.uni-muenchen.de/dokuwiki/doku.php?id=wetter
Seite mit privaten Wetterstationen:
http://www.wetterpool.de
(Darin findet man z.B eine Station in Penzberg oder auch den Bayr. Jacht-Club in STA mit Daten, die alle 10 min. erneuert werden:
http://www.byc.de/byc_main/webcam/wetter01.php )
Hier betreibt jemand eine private Wetterstation in Percha:
http://www.bh-online.de/wcms/index.php?home
Mehr fällt mir leider im Moment nicht ein.