Das Projekt "Windenergie fuer die bebaute Umgebung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Baukonstruktion und Entwerfen Lehrstuhl 1 durchgeführt. General Information: Acceptability of wind turbines has met much opposition in recent years, partially because they are frequently seen as sharply contrasting intrusions into the natural landscape, since no other man-made structures are normally found around them. This proposal will address the acceptability issues by developing and integrating turbines into built environment in order to bring power generation closer to usage and also to contribute to the 'zero energy building' goal. It is also recognised that most built-up areas in Europe have low-to-moderate wind speed regime, partially because of the effect that increased surface roughness has on an atmospheric boundary layer profile. For these reasons wind applications in built-up areas have to fulfils several specific requirements which will be addressed in the proposal. The key objectives are: 1. to develop wind enhancement and integration techniques for low to moderate wind speed areas (2.5 to 5 m/s annual average) in order to increase the 'qualifying land mass area' for wind utilization in the AEU by improving the annual energy yield per installation. Particular attention would be given to wind concentration techniques using optimised building forms and purpose-made solid structures to create the 'accelerated wind environment'. 2. to develop turbine specification to cater for the above applications. Additionally these turbines would have to be closely controllable, with low noise emissions and be suitable for sensitive environmental integration in or around inhabited areas. All important environmental implications would be investigated. 3. to prove/demonstrate the above techniques on a scaled model in the field. 4. to assess and improve prospects for social, aesthetical and planning acceptability of such wind energy applications. There are specific requirements that wind turbines for inhabited areas must satisfy in response to specific problems related to this type of application. They are going to be specifically addressed in this project. 1. Physical Safety. Prevention of injury to humans, birds, etc. will be an important aspect of urban application. Safety could be compromised due to reasons like blade rotation, high winds and possible blade shedding due to material fatigue. 2. Noise. The noise levels at neighbouring properties would not normally be allowed to exceed the level of background noise or 45 dB(A), whichever is higher. For this reason, quiet turbines are needed. The mechanical gear would have to be placed in an acoustic enclosure. Special types of control may have to be implemented in order to control the rotational speed in accordance with the background noise level at reference points in the surroundings. 3. Vibration and Resonance. Special structural provisions at the interface between the turbines and surrounding structures may be needed to avoid these effects... Prime Contractor: BDSP Partnership, London.
Das Projekt "Modelling of soil moisture in high spatial resolution for farmed grasslands in China based on airborne thermal data" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Bereich Bau und Umwelt, Fachrichtung Hydrowissenschaften , Institut für Hydrologie und Meteorologie, Professur für Meteorologie durchgeführt. In Inner Mongolia the heterogeneity of rainfall patterns, differences in grazing intensity and topography lead to strong temporal and spatial variability of soil moisture which has great effects on vegetation growth and influences CO2 and water fluxes. The spatial and temporal distribution and variability of near surface soil moisture will be modelled with a new approach using the atmospheric boundary layer model HIRVAC and thermal imagery obtained during the 2009 field campaign within the MAGIM research group. Thermal imagery was collected using a microlite aircraft which emerged as an adequate platform particularly for remote areas. The resulting soil moisture grids will allow for the analysis of spatial soil moisture variability at field and local scale. The high geometrical resolution (1 m) closes the gap between point surface and satellite measurements.
Das Projekt "Bestimmung des Wärme- und Impulsflusses in der marinen Grenzschicht für die Windenergienutzung auf See" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Institut für Physik, Arbeitsgruppe Physikalische Umweltanalytik durchgeführt. In diesem Projekt werden die Flüsse und Profile der Wärme und des Impulses in der atmosphärischen Grenzschicht charakterisiert, und zwar mit Messungen, die in Zusammenarbeit mit dem FINO-Projekt in der deutschen Nordsee durchgeführt werden. Innerhalb der FINO-Projekts der deutschen Bundesregierung werden vom Germanischen Lloyd Windenergie Forschungsplattformen im deutschen Teil der Nord- und Ostsee aufgebaut, um Informationen, die für die Nutzung der Windenergie auf See gebraucht werden, zu gewinnen. Als Teil dieses Projekts führt das Deutsche Windenergie Institut (DEWI) Messungen der meteorologischen Bedingungen über dem Meer mit einem 100 m hohen Messmast 45 km nördlich der Insel Borkum durch. Ziel dieser Untersuchungen ist es, Daten zur Charakterisierung der Windverhältnisse für die Planung von Windparks zu bewinnen. Das meteorologische Messprogramm des FINO-Projeks wird in dem hier beschriebenen Projekt erweitert durch Nutzung von hochauflösenden Ultraschallanemometern mit Wiederholungsraten von 50 Hz. Drei Anemometer in unterschiedlichen Höhen sind verfügbar, von denen eines in diesem Projekt finanziert worden ist. Diese werden verwendet, um den vertikalen Wärme- und Impulsfluss für wissenschaftliche Untersuchungen zu bestimmen. Die mit diesen Messungen gewonnenen Flussdaten werden zusammen mit den verfügbaren Profildaten genutzt, um die Anwendbarkeit üblicher meteorologischer Modelle (Monin-Obukhov Theorie und Fluss-Profil Relation) zu prüfen. In früheren Untersuchungen mit Daten der Station Roedsand in der Ostsee wurden bedeutende Abweichungen dieser Modelle von den Messungen gefunden. Die in diesem Projekt vorgenommene erste Analyse der FINO Daten lässt vermuten, dass der Einfluss thermischer Effekte über der Nordsee geringer ist als über der Ostsee. Mit diesen Forschungen wollen wir zum wissenschaftlichen Verständnis der Strömungen in der küstennahen marinen Grenzschicht der Atmosphäre beitragen und Kenntnisse erwerben, die wichtig für eine erfolgreiche Nutzung der Windenergie auf See als Teil der zukünftigen deutschen Energieversorgungsstrukturen sind.
Das Projekt "Bestimmung von Wärme- und Impulsfluss in der marinen atmosphärischen Grenzschicht für die Offshore-Windenergienutzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Institut für Physik, Arbeitsgruppe Energie- und Halbleiterforschung durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Ein bedeutender Teil der Energieversorgung Deutschlands soll in Zukunft durch die Nutzung der Windenergie auf See bestritten werden. Die Bundesregierung hat in ihrer 'Strategie zur Windenergienutzung auf See' ein Ziel von 20000-25000 MW installierter Leistung Offshore bis zum Jahr 2030 gesetzt. Dies ent-spricht einem Anteil am Stromverbrauch Deutschlands von ca. 15 Prozent. Damit wird die Offshore-Windenergienutzung eine wesentliche Komponente des Aufbaus einer nachhaltigen Energieversorgung in Deutschland und wird wesentlich zur Reduktion des CO2-Ausstoßes beitragen. Erste Schritte zum Erreichen diese Ziels sind u.a. mit der Initiierung des Forschungsprogramms FINO (Forschungsplattformen in Nord- und Ostsee) eingeleitet worden. Im Rahmen des FINO-Projektes werden Messungen der Windverhältnisse mit einem 100 m Messmast an einem Standort nördlich von Borkum durchgeführt. Für einen langfristigen Umbau der Energieversorgung ist aber nicht nur eine Messung, sondern ein grundlegendes Verständnis der diesen Parametern zu Grunde legenden Struktur der Strömung nötig. Nur so können Aussagen über andere Standorte, die zeitliche Entwicklung, das Verhalten bei Extrembedingungen, etc. gemacht werden. Damit wird die Voraussetzung geschaffen, um die Stromerzeugung aus Windenergie Offshore langfristig erfolgreich und effizient entwickeln zu können. In dem Forschungsprojekt BAGO soll das Messprogramm auf der ersten FINO-Messstation vor Borkum um die Messung von vertikalen Wärme- und Impulsflüssen für die wissenschaftliche Forschung erweitert werden. Die gewonnenen Flussdaten sollen zusammen mit den ebenfalls erhobenen Profildaten auf der Basis der Monin-Obukhov-Theorie analysiert werden. Es soll insbesondere untersucht werden, ob die bedeutenden Abweichungen von der Theorie, die bei Messungen in der Ostsee festgestellt wurden, auch in der Nordsee auftreten. Fazit: Das Messprogramm der FINO 1 Plattform wurde erfolgreich um Flussmessungen erweitert. Die erste Auswertung der Messdaten zeigte sowohl beim vertikalen Windprofil als auch beim Vergleich mit der Monin-Obukhov-Theorie unerwartete Ergebnisse, die für die Windenergienutzung relevant sind. Sie entsprechen nur zum Teil den in der Ostsee gefundenen Effekten. Die Ergebnisse zeigen deutliche Defizite im heutigen Verständnis der Strömung in der marinen Grenzschicht auf. Gleichzeitig ist in dem Projekt durch hochwertige Messdaten von Impuls- und Wärmefluss die Voraussetzung für weitere wissenschaftliche Forschung geschaffen worden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Onshore Windatlas für Deutschland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von anemos Gesellschaft für Umweltmeteorologie mbH durchgeführt. Im Teilprojekt 'Onshore-Windatlas für Deutschland' sollen numerische meteorologische Strömungsmodelle zu einer Modellkette verbunden werden, die eine realistische Simulation des vertikalen Windprofils bis in große Höhen zu berechnen erlaubt. Die Modelle überdecken den meso-skaligen und den mikro-skaligen Bereich und erlauben so eine detaillierte Simulation des turbulenten Windfeldes im weiteren Umkreis und in direkter Standortnähe geplanter Windkraftanlagen. Die Verifizierung der Simulationen wird durch Vergleich mit den Daten an Standorten mit hohen Masten erfolgen. Die Verifikation mit Daten an unterschiedlichen Standorten erlaubt eine Aussage über die räumliche Übertragbarkeit der Ergebnisse. Die Aufbereitung und Analyse von Daten hoher meteorologischer Masten stellt Vertikalprofile der Windgeschwindigkeit bis in 200 m Höhe zur Verifikation von Modellsimulationen zur Verfügung. Insbesondere wird das Windprofil über Waldgebieten untersucht werden. Dazu wird das Grenzschichtmodul im atmosphärischen Strömungsmodell WRF um eine Beschreibung des Einflusses von Wald auf die atmosphärische Grenzschicht erweitert. Mit dem getesteten Modellsystem wird ein Windatlas für Deutschland mit hoher Auflösung berechnet.
Das Projekt "Einfluss strukturierter Heizquellen auf die Dynamik auf grösseren Skalen (A02)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft / Deutsches Wirtschaftswissenschaftliches Institut für Fremdenverkehr eingetragener Verein (dwif e.V.) an der Ludwig-Maximilians-Universität München durchgeführt. In diesem interdisziplinären Projekt werden wir untersuchen, wie strukturierte Heizquellen auf kleineren Skalen Prozesse auf größeren Skalen beeinflussen. Dazu werden wir hochauflösende numerische Simulationen mit Hilfe der Methoden von uncertainty quantification erweitern. Dies erlaubt die Einführung von Zufallsvariablen, z.B. für Modellparameter und Umgebungsbedingungen. Diese Ansätze werden zur Untersuchung der Vorhersagbarkeit für zwei relevante atmosphärische Szenarien benutzt: (i) Konvektion, in der turbulenten und teilweise strukturierte Grenzschicht, und (ii) Einfluss von strukturierten Heizquellen (Cirrocumulus) in der Tropopausenregion auf die Dynamik größerer Skalen.
Das Projekt "Kleinaerologie bei PUKK" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutscher Wetterdienst durchgeführt. Im Rahmen des Forschungsexperiments PUKK (Projekt zur Untersuchung des Kuestenklimas) werden von zwei Wettermesszuegen des Deutschen Wetterdienstes in Nordwestdeutschland auf einer Linie senkrecht zur Kueste in der Naehe der Orte Bremervoerde und Sprakensehl kleinaerologische Sondierungen in der Troposphaere bis etwa 5500 m ueb. Gr. durchgefuehrt. Neben den meteorologischen Parametern Druck, Temperatur und Feuchte werden mittels Radar die vertikalen Verteilungen von Windrichtung und -geschwindigkeit bestimmt. Nach Pruefung und Aufbereitung der Messdaten werden diese dem PUKK-Datenzentrum beim Deutschen Wetterdienst - Seewetteramt zugefuehrt und stehen somit den uebrigen Projektteilnehmern zur Analyse der meteorologischen Bedingungen in der planetarischen Grenzschicht zur Verfuegung.
Das Projekt "Ekman-Schicht-Windmaximum (eswim) ueber der Norddeutschen Tiefebene" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Meteorologie und Klimatologie durchgeführt. Der Tagesgang der Planetarischen Grenzschicht (ekman-Schicht) Erzeugt nachts in Hoehen oberhalb 100 m Hoehe Gelegendlich ein Ausgepraegtes Uebergeostrophisches Maximum mit Grossen Scherungen unter- und oberhalb der Inversion, den sog. Low level jet. Um dieses Phaenomen, das mit Radio- und Fesselsonden nicht Hinreichend genau erfasst werden kann, Messtechnisch von anderen Niedertroposphaerischen Windmaxima zu trennen, sollen an drei Orographisch Weitgehend Ungestoerten stellen des Norddeutschen Tieflandes Kontinuierlich sowie direkte, Hinsichtlich Wetterlagen gezielte Vertikalsondierungen Mittels Telemetriesonde an einem Schraegaufzug (etwa 300 m vertikal) Durchgefuehrt und Entstehung und Horizontales Auftreten des low level jets Analysiert werden.
Das Projekt "Arktische Strahlungs- und Turbuelnzstudie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. (AWI) durchgeführt. The warming of the lower atmosphere due to industrial activities is predicted by Global Circulation Models (GCM) to be most enhanced in the Arctic regions. The energy fluxes in the atmosphere and the radiative properties of clouds are of vital importance in an atmosphere of rising temperatures and especially in the Arctic are not yet represented by GCMs adequately, see results of the Atmospheric Model Intercomparison Project AMIP: WMO/TD 1992. The ARTIST programme aims to obtain an improved understanding of the radiative and thermodynamic interaction of Arctic clouds and sea-ice. The ARTIST programme will thoroughly study the energy fluxes in the atmosphere and at the surface of the polar ocean as well as cloud physical processes by field measurements atmospheric modelling and satellite remote sensing. An overall ARTIST objective is to derive optimized physical parameterizations for improved models of the Arctic Climate System. The programme ARTIST thus covers the Environment and Climate Workprogramme Basic processes in the climate system (Theme 1,Area 1,1,Topic 1,1,1, research tasks 2,3, and 4: and Area 1,2, Topic 1,2,1,2, research task 2,) Objective 1: ARTIST will assess the effects of clouds and of Arctic Haze on the radiative fluxes at the surface and in the atmospheric column for various states of the ocean surface. Objective 2: ARTIST studies the dynamics of the atmospheric boundary layer and especially the air-sea exchange of heat, momentum and vapour in Arctic regions by field experiments and process modelling.
Das Projekt "Teilvorhaben ForWind OL" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Physik, ForWind - Zentrum für Windenergieforschung durchgeführt. 1. Vorhabensziel: Das Teilprojekt zielt auf die Untersuchung der wesentlichen strömungsphysikalischen Randbedingungen für die Offshore-Windenergienutzung. Dabei sollen wesentliche Fortschritte in folgenden Bereichen erreicht werden: (i) vertikale Struktur der marinen atmosphärischen Grenzschicht, (ii) atmosphärische Einflüsse auf die Leistungsabgabe von WEA, (iii) Leistungscharakterisierung mittels LIDAR, (iv) Strömungsverhältnisse innerhalb von Windparks, (v) Erfassung von Extremwindsituationen, (vi) Fernwirkung und gegenseitige Beeinflussung von Offshore-Windparks. 2. Arbeitsplanung Auf der Grundlage von heute verfügbaren Werkzeugen der Windfeldmodellierung und der statistischen Analyse sollen mit bereits vorhandenen Daten (FINO-1, num. Modelle, etc.) operationalisierbare Modelle erstellt werden, die mit den im Testfeld generierten Daten überprüft werden . 3- Ergebnisverwertung Die Ergebnisse sollen unmittelbar für Anlagenentwurf und Parkplanung umsetzbar sein. Die im Projekt erarbeiteten wissenschaftlichen Methoden werden durch entsprechende Veröffentlichungen zugänglich gemacht. Soweit die Ergebnisse den Entwurf von Offshore-WEA berühren, wird deren Umsetzung in den zuständigen Normierungsgremien angestrebt.
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