Das Projekt "DLR.CNES-Projekt WIND. Entwicklung und Erprobung eines flugzeuggetragenen Doppler-Lidars zur Windfernmessung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Optoelektronik durchgeführt. Die DLR hat in ihrem Institut fuer Optoelektronik seit Jahren die Fernmessung des Windes mittels Laser Doppler Verfahren erprobt. Ein mobiles System existiert zur Fernmessung des Windes in der atmosphaerischen Grundschicht. Der Wind bzw das Windprofil ist wichtigster Parameter fuer alle Transportprozesse, fuer die Bestimmung des Massentransports von Gasen und fuer Austauschfragen. Ein flugzeuggetragenes System soll gemeinsam mit CNRS (Frankreich) entwickelt, getestet und eingesetzt werden. Mit diesem System werden mesoskalige Windphaenomene erfasst werden koennen. Die Austauschprozesse zwischen der atmosphaerischen Grundschicht und der freien Troposphaere als auch zwischen der Troposphaere und der Stratosphaere koennen studiert werden. Neben diesen Forschungen mit dem entwickelten System ist die Systementwicklung selbst auch nutzbar fuer die parallele Entwicklung eines Raumfahrtsensors zur Erfassung des globalen Windfeldes, wie er von ESA und NASA geplant ist.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Radarmessungen zur Abschätzung von CO2 Eintrag in den Ozean (RACEO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum hereon GmbH durchgeführt. Die Ziele von dem Verbundprojekt EUREC4A-OA, die in diesem Teilprojekt bearbeitet werden sollen sind die Bestimmung und Parametrisierung des Austausches von Kohlendioxid (CO2) zwischen dem Ozean und der Atmosphäre sowie die Bestimmung der räumlichen und zeitlichen Variabilität des Austausches. Des Weiteren sollen die räumlich kleinskaligen Prozesse und deren Einfluss auf den CO2 Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre bestimmt werden. Außerdem soll der Einfluss des Tagesgangs auf die Oberflächennahe Schicht des Ozeans und die daraus resultierenden Änderungen im Gasaustausch quantifiziert werden. Als Basis dazu dienen Feldmessungen mit dem am Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) entwickelten Doppler Radar zur Abschätzung der lokalen Dynamik der Meeresoberfläche, der Partialdrucks des Kohlendioxids (pCO2) sowie atmosphärische Messungen wie zum Beispiel der Wind und ozeanographische Messungen insbesondere der Wassertemperatur und des Salzgehaltes. Das HZG misst an Bord der M.S. Merian mit dem Doppler Radar und trägt damit direkt zur Datenerhebung bei. Zur Entwicklung der Methoden zur Abschätzung der Oberflächennahen Dynamik (Schubspannungsgeschwindigkeit, Wellenbrechung) werden auch die vom HZG erhobenen Radardaten von weiteren Forschungsreisen sowie von der in der Deutschen Bucht befindlichen Forschungsplattform FINO-3 genutzt. Diese Teilprojektziele sollen im Rahmen des Verbundprojekts EUREC4A-OA helfen die Prozesse in hochaufgelösten Modellen besser zu repräsentieren und Unsicherheiten im globalen Kohlenstoffbudget zu verringern. Um die Zielsetzungen in RACEO in Bezug auf EUREC4A-AO zu erreichen ist eine enge Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg unabdingbar. Die Durchführung der unten beschriebenen Arbeiten baut auf eine enge Kooperation zwischen den Partnern.
Das Projekt "SODAR fuer Standortwahl und Betrieb von Windenergiekonverter SOSOWEC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Windenergie-Institut durchgeführt. Fuer messtechnische Untersuchungen von Windenergieanlagen (WEA) sowie fuer die Charakterisierung von Standortbedingungen sind Messungen des Wind- und Turbulenzfeldes unersetzlich. Bislang wurden in Fragen der Windenergienutzung Windmessungen zumeist mit auf Masten installierten Sensoren durchgefuehrt. Mit dem Trend zu groesseren WEA werden Mastmessungen zunehmend impraktikabel, da der Aufwand fuer die Mastinstallation ueberproportional mit der Masthoehe anwaechst. Ferner haben die fest installierten Masten den Nachteil nur fuer gesonderte Windrichtungen der Messaufgabe entsprechend positioniert zu sein. Auf der Suche nach alternativen Windmessmethoden erscheint vor allem die indirekte Windmessung mit Hilfe des akustischen Fernsondierungsverfahrens (Sodar gleich Sound detection and ranging) geeignet, da mit vergleichsweise geringem Aufwand eine hohe Informationsdichte und Datenverfuegbarkeit erreichbar wird. Bei dieser Technik werden vom Boden ausgesandte Schallwellen an turbulenten Strukturen in der atmosphaerischen Grenzschicht reflektiert und dann am Boden wieder empfangen. Der Schall erfaehrt durch den Transport mit dem mittleren Wind eine Doppler-Verschiebung in der Frequenz, aus welcher auf die Windgeschwindigkeit in dem jeweiligen Streuvolumen geschlossen werden kann. Im Gegensatz zu Mastmessungen, bei denen der Wind nur auf diskreten Hoehen gemessen wird, ermoeglichen Sodars eine instantane Windfeldbestimmung ueber den gesamten Hoehebereich von WEA. Durch eine geeignete Positionierung und Ausrichtung mehrerer Sende- und Empfangsantennen kann eine Bestimmung aller drei Komponenten des Windvektors erreicht werden. Speziell sogenannte Mini-Sodars koennen am Boden leicht manoevriert werden, wodurch eine Unabhaengigkeit der Messungen von der Windrichtung moeglich wird. Doppler-Sodar-Geraete werden weltweit seit etwa 20 Jahren betrieben und finden vor allem in der Umweltueberwachung ihre Anwendung. Entsprechend ist der Hoehenbereich heute kommerziell erhaeltlicher Geraete in der Groessenordnung 50-1000 m und somit kaum dem fuer die Windenergie interessanten Bereich bis ca. 150 m angepasst. Um die Sodar-Technik fuer die Windenergienutzung zugaenglich zu machen, wurde im Jahre 1994 von der Europaeischen Gemeinschaft das vom DEWI koordinierte Projekt SODAR for Siting and Operating of Wind Energy Converters (SOSOWEC) unterstuetzt.
Das Projekt "Begleitendes Windmessprogramm auf der Insel Helgoland fuer die dort zu errichtende Windkraftanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutscher Wetterdienst, Seewetteramt Hamburg durchgeführt.
Das Projekt "KonTest - Erstellung einer Konzeption eines Windenergie-Testgeländes in bergig komplexem Terrain" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Flugzeugbau (IFB), Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie durchgeführt. 1. Vorhabenziel Das Ziel ist die Erstellung einer Konzeption eines Forschungstestfelds für die Windenergienutzung im komplexen Gelände. Ein wichtiges Merkmal ist die wissenschaftliche Begleitung der Testfeldplanung, um die Ziele der Forschungseinrichtungen und technischen Ziele der Hersteller und Zulieferer im Vorfeld zu berücksichtigen. Im Vorhaben des KIT sollen folgende Ziele erreicht werden: (1) Meteorologische und geotechnische Charakterisierung möglicher Standorte für ein Testgelände, (2) Messungen der Strömungsverhältnisse mit SODAR (dauerhaft) und RASS (kampagnenweise) an einem ausgewählten Standort, (3) Modellierung der Windverhältnisse am Standort mit einem mesoskaligen Modell, (4) Bewertung des Standorts aus meteorologischer und geotechnischer Sicht, (5) Definition des konstruktiven Aufbaus der WEA in mechanisch-elektrischer Sicht und Konzeption der Turmkonstruktion, (6) Entwicklung von dauerhaften Messstrategien für das Testfeld. 2. Arbeitsplanung (1) Charakterisierung möglicher Standorte aufgrund vorhandenen Wissens und Daten aus meteorologischen und geotechnischen Daten, (2) Reparatur, Transport und längerfristige Aufstellung des vorhandenen Sodars auf dem Testgelände und kürzere Messkampagne mit dem vorhandenen RASS, (3) Modellierung mit dem verfügbaren Modell WRF, (4) Auswertung der Ergebnisse der Schritte (1) bis (3), (5) Untersuchungen von Tragstrukturen mit physikalisch abgesicherten Simulationen, (6) Entwicklung der Messstrategie aufgrund der Schritte (1) bis (4), (6).
Das Projekt "Teilvorhaben: Messservice, Forschungsarchiv und Seegangsdatenzentrum" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie durchgeführt. Die Forschungsinitiative RAVE (Research at alpha ventus) begleitet seit 2007 erst die Planungs- und Bauphase und seit 2010 den Betrieb des Offshore-Testfeldes alpha ventus. Der Fokus der umfangreichen Messungen an alpha ventus liegt auf der Erfassung von bau-, betriebsspezifischen und umweltrelevanten Parametern. Das Messprogramm umfasst anlagenspezifische Messungen in Rotor, Gondel, Turm und Gründungsstruktur, wie z.B. Dehnungs-, Beschleunigungsmessungen und die Aufzeichnung der Betriebsparameter. Die umweltrelevanten Messungen umfassen die meteorologischen und ozeanographischen Parameter, wie z.B. Wind, Temperatur, Seegang, Strömung und Wasserstand. Grundsätzliches Ziel von OpenRAVE ist es, den in alpha ventus gewonnenen Datensatz fortzuführen, um neue, altersbedingte Ereignisse an den Anlagen erfassen zu können und Industrie und Forschung Zugang zu diesen Daten zu ermöglichen. Ziel ist es, eine langfristige Sicherung und Bereitstellung der RAVE-Daten zu gewährleisten. Das im RAVE-Offshoreservice entwickelte Seegangsdatenzentrum soll um vier weitere Messstationen mit jeweils Seegangs-, Strömungs- und Wasserstandsmessungen in deutschen Offshore-Windparks ergänzt werden, um in weiteren in den für Deutschland relevanten Seegebieten in-situ-Daten zu gewinnen. Es werden Empfehlungen von standortabhängigen Lastfallkombinationen und Richtungsansätzen erarbeitet, indem Wind-Wellen-Korrelationsvarianten für die Nordsee standortabhängig untersucht werden. Zusätzlich wird der Einfluss von (Tide-) Strömungen auf die Entwicklung der Wellensteilheit untersucht, die das Bewegungsverhalten von Schiffen beeinflusst und z.B. innerhalb von (großen) Windparks für die Reihenfolge der anzufahrenden Anlagen mit entscheidend werden kann. Aus den Informationen werden Verfügbarkeitskarten für Schiffstypen entwickelt, indem anhand der Umwelt-Einwirkungsparameter eine Bewertung für offshore-logistische Schiffseinsätze durchgeführt wird.
Das Projekt "Interaktion der Nachläufe großer Offshore-Windparks und Windparkcluster mit der marinen Grenzschicht - Teilvorhaben: Satellitendatenanalyse und -methodenentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum hereon GmbH durchgeführt. Das Gesamtprojekt hat die fünf übergeordneten Ziele: (1) Wie beeinflusst die Modifikation des Windfeldes bei der Überströmung der Küste die Leistungserzeugung in großen Offshore-Windparks und Windparkclustern? (2) Wie beeinflussen die umgebenden Windparks im Windparkcluster die Leistungserzeugung eines einzelnen Windparks? (3) Welche Wechselwirkungen gibt es zwischen der marinen atmosphärischen Grenzschicht und großen Windparkclustern bzw. Multiclustern ? (4) Welche neuen Methoden sind notwendig, um die Nachlaufeffekte in und hinter großen Windparkclustern in Industriemodellen zu beschreiben? (5) Welche Weiterentwicklungen für Modelle sind notwendig, um den größerskaligen Offshore-Windenergieausbau richtig zur berücksichtigen? Das Teilvorhaben verfolgt folgende spezielle Arbeitsziele mit Schwerpunkt auf der Analyse von Satellitenradardaten: 1) Optimierte Gewinnung von Informationen über Windparknachläufe und Küsteneffekte aus SAR-Daten. Hierbei spielt insbesondere der Zusammenhang zwischen der von dem Radar gemessenen Meeresrauigkeit und dem darüber liegenden Windprofil eine Rolle. 2) Verbesserte Interpretation und Auswertung von auf SAR-Bildern erkennbaren Turbulenzsignalen. Hierbei sollen komplementäre Messungen und Modellsimulationen hinzugezogen werden. 3) Analyse von SAR-Daten mit sichtbaren Überlagerungen von Windparknachläufen. Für die räumliche Struktur der Nachläufe sollen parametrische Modelle entwickelt bzw. optimiert werden, die unter anderem die Stabilität der Grenzschicht berücksichtigen. 4) Es sollen Küsteneffekte mit Hilfe von SAR und im Institut Messungen untersucht werden, die speziell bei ablandigem Wind auftreten. Hierbei treten häufig Wake Strukturen auf, die noch nicht vollständig verstanden sind. 5) Es sollen aus numerischen Modelldaten SAR-Aufnahmen von Windparknachläufen simuliert und mit tatsächlichen SAR-Messungen verglichen werden, um die Interpretation und Nutzung der Radarbeobachtungen zu optimieren.
Das Projekt "Wechselwirkungen zwischen Kuestenbauwerken und mariner Umwelt, hier: Bereich 'Meteorologie' im Teilprojekt 'Naturmessungen'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutscher Wetterdienst, Seewetteramt Hamburg durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Datenanalyse und Validierung durch Lidar-Vergleichsmessungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Physik, ForWind - Zentrum für Windenergieforschung durchgeführt. Das übergeordnete Ziel des Projekts Windpark RADAR ist es, ein dual-Doppler Wind-Radar zu charakterisieren und für Anwendungen in der Windenergienutzung und -forschung zu qualifizieren. Dazu werden vier mögliche Anwendungsfälle in der Windenergiebranche untersucht und die Eignung des Einsatzes von dual-Doppler Radar bewertet. Diese Anwendungsfälle sind erstens die Verifizierung der Lastmodellierung und Auslegungsprüfung von Windenergieanlagen, zweitens die gleichzeitige Leistungskurvenvermessung der Windturbinen innerhalb eines Windparks, drittens die Vermessung des Windfeldes als Input für Windparkregelungskonzepte und viertens die Vermessung des einströmenden Windfeldes eines Windparks von Schiffen aus. Dazu werden im Rahmen dieses Projekts vier verschiedenen Messkampagnen durchgeführt. Im Teilprojekt B: 'Validierung der Radar-Windfeldmessungen mit Lidar-Vergleichsmessungen' wird ForWind - Universität Oldenburg bestehende Windfeldrekonstruktionsverfahren für Fernerkundungsdaten weiterentwickeln und auf den Einsatz insbesondere mit Dual-Doppler Radar anpassen. Weiterhin werden während drei der vier geplanten Radar-Messkampagnen parallel umfangreiche Messungen mit zwei scannenden Doppler Wind-Lidar durchgeführt. Dieser parallel gemessene Referenzdatensatz wird zur Charakterisierung und Validierung der Radarmessung, insbesondere in den vier untersuchten Anwendungsfällen, genutzt. Bewertet wir auch die Eignung der in ihrer Charakteristik unterschiedlichen Fernerkundungsverfahren Doppler Lidar und Doppler Radar im Hinblick auf die verschiedenen Anwendungen.
Das Projekt "Meteorologische Interpretation der Ergebnisse hochatmosphaerischer Windmessungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Institut für Meteorologie durchgeführt. Die an der Aussenstelle Collm der Universitaet Leipzig seit 1959 gemessenen Winddaten im Mesopausenbereich werden nach meteorologischen Gesichtspunkten aufgearbeitet. Erste Ergebnisse sind: 1) Es lassen sich Klimatrends mit Hilfe des Dateienmaterials bestimmen. 2) Prozesse der Stratosphaere (QBO, Stratosphaerenerwaermungen) bilden sich in der Mesopause (80-110 km Hoehe) ab und koennen so registriert werden. 3) Prozesse planetarer Groessenordnung (planetare Wellen, solare Variabilitaet) sind mit den Daten zu registrieren.
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