Windenergie Meteorologie
Springer Vieweg (Verlag)
978-3-031-22445-4 (ISBN)
- Erörtert die Grundlagen der Meteorologie für die Windenergieerzeugung
- Schwerpunkt auf großen Windkraftanlagen und Windparks
- Deckt Offshore-Windparks ab
Dieses Buch bietet eine Einführung in die meteorologischen Randbedingungen für die Stromerzeugung aus Wind - sowohl an Land als auch auf See - und liefert meteorologische Informationen für die Planung und den Betrieb dieser wichtigen erneuerbaren Energiequelle. Es umfasst die Herleitung von Windgesetzen und Beschreibungen von Windprofilen, insbesondere oberhalb der logarithmischen bodennahen Schicht, und behandelt Winde über komplexem Gelände und nächtliche Low-Level-Jets.
Diese aktualisierte und erweiterte zweite Auflage enthält neue Kapitel, die sich mit der Effizienz großer Windparks und deren Nachläufen sowie mit der Offshore-Windenergie befassen.
Stefan Emeis ist Meteorologe. Er promovierte 1985 an der Universität Bonn, Deutschland, und habilitierte sich 1994 an der Universität Karlsruhe, Deutschland. Bis zu seinem Ruhestand Ende 2022 war er leitender Wissenschaftler und Forschungsgruppenleiter am Institut für Meteorologie und Klimaforschung des Karlsruher Instituts für Technologie in Garmisch-Partenkirchen und Lehrbeauftragter für Meteorologie an der Universität zu Köln. Seine Forschungsinteressen sind die Struktur und Turbulenz der atmosphärischen Grenzschichten, die oberflächenbasierte Fernerkundung der Atmosphäre, die meteorologischen Voraussetzungen für die Nutzung der Windenergie und alle Aspekte des Klimawandels. Er war neun Jahre lang Chefredakteur der wissenschaftlichen Zeitschrift "Meteorologische Zeitschrift" und (Mit-)Autor von mehr als 80 wissenschaftlichen Artikeln und mehreren Büchern
1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Umfang des Buches. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Überblick über die vorhandene Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Geschichte der Windenergieerzeugung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4 Potenzial der Windenergieerzeugung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.5 Aktueller Stand der Windenergieerzeugung . . . . . . . . . . . . . . 5
1.6 Aufbau dieses Buches. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2 Windregime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1 Globale Zirkulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Antreibende Kräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.1 Hydrostatische Gleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.2 Impulsbilanzgleichungen für den Wind . . . . . . . . 12
2.3 Geostrophische Winde und Gradientenwinde. . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.4 Thermische Winde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.5 Winde in der Grenzschicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.6 Gewitterböen und Tornados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.7 Luftdichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.8 Thermische Schichtung der Luft
2.8.1 Das geostrophische Widerstandsgesetz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3 Vertikale Profile über ebenem Gelände. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.1 Prandtl-Schicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 25
3.1.1 Logarithmisches Windprofil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.1.2 Potenzgesetz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.1.3 Vergleich zwischen logarithmischem und Potenzgesetz . . . . . 33
3.1.4 Vertikales Windprofil bei großen Windgeschwindigkeiten . . . . . . 40
3.2 Profilgesetze oberhalb der Prandtlschicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.2.1 Gleichungen der Ekman-Schicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.2.2 Trägheitsschwingungen in der Ekman-Schicht . . . . . . . . . 42
3.2.3 Vertikale Windprofile in der Ekman-Schicht . . . . . . . . 42
3.2.4 Einheitliche Beschreibung des Windprofils für die Grenzschicht . ... 43
3.3 Spektren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
| Erscheinungsdatum | 01.02.2023 |
|---|---|
| Zusatzinfo | 111 Abb. |
| Verlagsort | Cham |
| Sprache | deutsch |
| Original-Titel | Wind Energy Meteorology |
| Maße | 155 x 235 mm |
| Gewicht | 607 g |
| Einbandart | gebunden |
| Themenwelt | Naturwissenschaften ► Geowissenschaften |
| Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik | |
| Schlagworte | Analytisches Modell für die Windgeschwindigkeit • Berg- und Talwinde • Geostrophische Winde • Größe der Windturbinen • Meteorologie der Grenzschichten • Offshore-Wind-Profile • Onshore-Windkraft • Physik der Windparks • Vertikale Windprofile • Windenergieerzeugung • Wind- und Turbulenzprofile |
| ISBN-10 | 3-031-22445-0 / 3031224450 |
| ISBN-13 | 978-3-031-22445-4 / 9783031224454 |
| Zustand | Neuware |
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