Windenergie: Jahresertrag (AEP) und Kapazitätsfaktor berechnen
Geben Sie mittlere Windgeschwindigkeit, Nabenhöhe und Anlagendaten ein und sehen Sie den Brutto- und Netto-Jahresertrag, den Kapazitätsfaktor und die Volllaststunden. Eine schnelle Schätzung für die Vorprüfung; die Berechnung läuft in Ihrem Browser.
Windressource
Luftdichte
Anlage
Die generische Leistungskurve ist eine Näherung: eine v³-Kurve mit Cp bis 0,45, zur Nennleistung hin verrundet und bei Nennleistung begrenzt. Die Kurve einer realen Anlage kann deutlich abweichen; geben Sie nach Möglichkeit die Herstellerkurve als Tabelle ein.
Verluste
- Netto-Jahresertrag (AEP)
- 5.767 MWh/Jahr
- Kapazitätsfaktor (netto)
- 32,9 %
- Brutto-Jahresertrag
- 6.653 MWh/Jahr
- Kapazitätsfaktor (brutto)
- 38 %
- Volllaststunden (netto)
- 2.883 Stunden/Jahr
- Mittlere Geschwindigkeit in Nabenhöhe
- 6,94 m/s
- Weibull-A in Nabenhöhe
- 7,83 m/s
- Weibull-k
- 2
- Luftdichte
- 1,225 kg/m³
- Cp der generischen Kurve
- 0,45
- Gesamter Verlustfaktor
- 0,867
- Geschwindigkeitsverteilung (Stunden/Jahr)
- Leistungskurve (kW)
Sensitivität
| Sensitivität | Netto-AEP | Kapazitätsfaktor | Änderung |
|---|---|---|---|
| Basis | 5.767 | 32,9 % | — |
| Geschwindigkeit in Nabenhöhe −5 % | 5.269 | 30,1 % | -8,6 % |
| Geschwindigkeit in Nabenhöhe +5 % | 6.245 | 35,6 % | +8,3 % |
| Weibull-k −0,2 | 5.732 | 32,7 % | -0,6 % |
| Weibull-k +0,2 | 5.771 | 32,9 % | +0,1 % |
A = v̄ / Γ(1 + 1/k) · F(v) = 1 − exp(−(v/A)^k) · AEP = Σ P(v) · ΔF · 8760 · KF = AEP / (Pnenn · 8760) · v_Nabe = v_Mess · (h_Nabe/h_Mess)^α
Ihre Eingaben werden im Browser verarbeitet und nirgendwohin gesendet.
Dieses Ergebnis ist eine Schätzung für die Vorprüfung. Eine bankfähige Ertragsprognose erfordert mindestens 1 Jahr Messung vor Ort, eine Langzeitkorrektur (MCP), Gelände- und Strömungsmodellierung sowie Nachlaufverlust- und Unsicherheitsanalyse. Die Vorgabewerte sind Beispiele, keine echten Projektdaten.
Möchten Sie bei einem Windstandort von Messdaten zu Jahresertrag und Anomalieanalyse kommen? Sehen wir uns Ihre Daten gemeinsam an.
Gespräch anfragen01
So funktioniert es
A
Geben Sie mittlere Windgeschwindigkeit und Messhöhe, die Nabenhöhe der Anlage und das Weibull-k ein (beginnen Sie mit 2, wenn Sie es nicht kennen).
B
Geben Sie Nennleistung, Rotordurchmesser und Geschwindigkeitsgrenzen der Anlage ein oder fügen Sie die Herstellerkurve als Tabelle Geschwindigkeit;kW ein; passen Sie die Verluste an Ihren Standort an.
C
Lesen Sie Netto-AEP, Kapazitätsfaktor und Volllaststunden ab; in den Diagrammen sehen Sie, aus welchen Geschwindigkeiten die Energie stammt, in der Sensitivitätstabelle den Einfluss von Mittelwert und k.
02
Wie wird der Jahresertrag berechnet?
Die Windgeschwindigkeit schwankt über das Jahr, und diese Verteilung wird meist durch eine Weibull-Verteilung beschrieben: Der Skalenparameter A legt die Größe der Geschwindigkeit fest, der Formparameter k ihre Streuung. Bei bekannter mittlerer Geschwindigkeit gilt A = v̄ / Γ(1 + 1/k); k = 2 ist die Rayleigh-Verteilung.
Gemessen wird meist nicht in Nabenhöhe, daher wird die Geschwindigkeit mit der Höhe skaliert: im Potenzgesetz v_Nabe = v_Mess · (h_Nabe/h_Mess)^α (α ≈ 0,14 ist über offenem Gelände ein gebräuchlicher Wert) oder im logarithmischen Profil über das Verhältnis ln(h/z₀) mit der Rauigkeitslänge z₀. Die Luftdichte sinkt mit Höhe und Temperatur; bei geringerer Dichte liefert derselbe Wind weniger Leistung.
Das Werkzeug teilt die Geschwindigkeitsachse in 0,25-m/s-Klassen; für jede Klasse nimmt es die Jahresstunden aus der Weibull-Verteilung und die Leistung bei dieser Geschwindigkeit aus der Leistungskurve, multipliziert und summiert. Das ist der Brutto-Ertrag; Verfügbarkeits-, Nachlauf-, elektrische und sonstige Verluste werden als Faktoren abgezogen und ergeben den Netto-AEP.
03
Was sagen Kapazitätsfaktor und Volllaststunden aus?
Der Kapazitätsfaktor ist der jährliche Netto-Ertrag geteilt durch die Energie, die die Anlage bei ganzjährigem Betrieb mit Nennleistung erzeugen würde: KF = AEP / (Nennleistung × 8760). Die Volllaststunden geben dieselbe Information in Stunden: AEP / Nennleistung. Beides sind praktische Größen zum Vergleich von Standorten und Anlagen.
Der Kapazitätsfaktor hängt nicht nur vom Wind ab, sondern auch von der spezifischen Leistung der Anlage: Eine Anlage mit großem Rotor im Verhältnis zur Nennleistung (niedrige spezifische Leistung) erreicht im selben Wind einen höheren Kapazitätsfaktor. Zwei verschiedene Anlagen allein am Kapazitätsfaktor zu vergleichen, kann daher täuschen; betrachten Sie MWh/Jahr und Investitionskosten gemeinsam.
04
Was zeigt diese Rechnung nicht?
Dies ist ein Werkzeug für die Vorprüfung. Ein einzelnes Messjahr muss das langjährige Klima nicht repräsentieren; für eine bankfähige Prognose braucht es mindestens ein Jahr Messung vor Ort, das mit Referenzdaten auf den Langzeitzeitraum übertragen wird (MCP). Geländeeffekte, gegenseitige Abschattung der Anlagen (Nachlauf), Vereisung, Abregelung und Messunsicherheit müssen zusätzlich gesondert modelliert werden.
Die Wind-Fallstudie auf unserer Website testet ein Verfahren zur kurzfristigen Leistungsprognose und Anomalieerkennung an offenen Daten (ENGIE La Haute Borne). Dieses Werkzeug deckt das andere Ende der Aufgabe ab, den schnellen Blick auf den erwarteten Jahresertrag bei der Entscheidung für einen Bau; beide ergänzen sich.
Häufige Fragen
- Werden meine Eingaben irgendwohin gesendet?
- Nein. Die Berechnung erfolgt vollständig in Code, der in Ihrem Browser läuft; die Werte werden weder an einen Server übertragen noch gespeichert.
- Sind die Vorgabewerte ein echtes Projekt?
- Nein. Die Vorgaben (6,5 m/s, generische 2-MW-Anlage mit 90 m Rotor, die Verluste) sind Beispiele, die nur die Funktionsweise zeigen. Geben Sie die Werte Ihres Standorts und Ihrer Anlage ein.
- Was gebe ich ein, wenn ich das Weibull-k nicht kenne?
- 2 (Rayleigh) ist ein vernünftiger Start. Können Sie k aus Ihren Messdaten ableiten, verwenden Sie es; die Sensitivitätstabelle zeigt, wie stark eine Änderung von k um ±0,2 das Ergebnis beeinflusst.
- Was passiert bei „generischer“ Leistungskurve?
- Eine v³-Kurve mit Cp bis 0,45 wird zur Nenngeschwindigkeit hin verrundet und bei Nennleistung begrenzt. Das ist eine Näherung; die Herstellerkurve als Tabelle Geschwindigkeit;kW einzufügen liefert deutlich genauere Ergebnisse.
- Wie wirkt sich die Luftdichte aus?
- Die Leistung im Wind ist proportional zur Dichte. In großer Höhe oder in heißem Klima sinkt die Dichte unter 1,225 kg/m³ und der Ertrag fällt. Das Werkzeug berechnet die Dichte aus Höhe und Temperatur mit der Standardatmosphäre oder lässt Sie sie eingeben.
- Kann ich das Ergebnis als Grundlage für Bank oder Investition nehmen?
- Nein. Es ist eine Schätzung für die Vorprüfung. Eine Finanzierungs- oder Investitionsentscheidung braucht mindestens 1 Jahr Messung vor Ort, Langzeitkorrektur und ein unabhängiges Ertragsgutachten.
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