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Warum Windstatistik; Windenergieberechnung mit Tabellenkalkulation


CC-BY-NC-SA 3.0

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nunzu den Statistikennach dem ?? eine Idee haben oder Winds ungefähr herkommtwie kann ich Ihnen statistischbeschreibenes erst mal warum ich ihn überhauptpubliziert beschreiben und man könnte annehmen ich mir denDurchschnittswertfür den Windund dann ist gut sprechen mit Durchschnittswerten leider geht das nichtdas ist das aller erstePerson sollte morgen angucken warum man nicht mit Durchschnittswertenrechnen kann für die Windgeschwindigkeitmaldie Sommer folgendes rechnen erstens zweitenserstensich habe eine Fläche von einem Quadratmetereinen Wind konstantvon zehn Meter pro Sekundeund lasse das einen Monat lang laufen wie viel Energiegeht durch diesen einen Quadratmeterund zweite Situationdie vom Durchschnitt derselbe ist ebenfalls ?? Fläche von einem Quadratmeterjetzt sag ich abergar kein Wind null Meter pro Sekundefüreinen halben Monatund zwanzig Meter pro Sekunde das Doppelte wie vorherfür den anderen halben Monates gibt das an Energieim Durchschnitt müsse dass er dasselbe sein ob sie einen Monat lang zehn Meter pro Sekunde haben oder halben Monat lang null Meter pro Sekunde und Halbmonat lang zwanzig Meter pro Sekunde ist im Durchschnitt derselbe?? für jeden extremes Beispiel am MontagKolleginnen und Kollegen habe ich gebeten was rechne mit neun und elf Meter pro Sekunde Klammer zu übrigens drastisch mit hundert zwanzig Meter pro Sekundewas immer keiner sehen dass das nicht gut funktionieren wird?? beim ersten Fallwie viel Energiegeht durch diesen ein Quadratmeter durch ?? und im zweiten Fallvergleichbare Zahlen um zu sehen Ergebnisses eine Scheuklappen zu sehen ?? ich kann nicht einfach nur mit dem Durchschnitt rechnensagen ?? zehn Meter pro Sekunde sind durch den ersten Fall und zehn Meter pro Sekunde durch den Falldass es aber wirklich sehen lassen stehen das kann so nicht funktionierendeshalb dieetwas publiziertenStatistik nicht einfach nur durchschnitte werdenzum erstendann ist der zweite Eingriff ganz einfachmuss irgendwie mit dem Faktor zwei geschickt umgehenwie der erstedie meisten von ihnen haben jetztsowas gerechnet mit der kinetischen Energie geht auchwürde manwahrscheinlichspäter nicht mehr machen aber ist eigentlich Idee ich gehe über die kinetische Energieich kenne die Geschwindigkeitder Ärger ist ich brauche die Masseund die Masse kriege ich in dem ich mir überlege ich habe meinen ein Quadratmeterdafür liegt jetzt einen Monat lang die Luft durchmit zehn Meter pro Sekundeeinen Monat langüberlege ich mir okay welches Volumen an Luft geht in diesem einen Monat durch den einen Quadratmeterdann habe ich das Volumen insgesamtmal die Dichte gibt mir die Masse könnte man so bringen?? hat auch zum richtigen Ergebnis geführtman würde höchstwahrscheinlichaberprofessionellerseitsdie andere Formel nehmendie Leistung die im Wind steckt ist ein halb mal Querschnittsflächemal die Dichtein irgendeiner Reihenfolgemal die Geschwindigkeitmal V Quadrat das doch mal V Quadrat also steht hier V hoch dreiman hätte wahrscheinlich mit der Formel angefangen für die Leistung?? die Leistung ausrechnen ?? die nachher vielleicht Schulpro Sekunde die konsumsrechen im Juno Monatwurde sie in den die Leistung mal den einen Monat so würde ich das machendie Energiewieder durchströmtwäre diese Leistungmal einen Monatdas ist also ein halb mal die Querschnittsflächeist ein Quadratmeterdie Dichte ist Pi mal Daumen fünf Viertel Kilogrammpro Kubikmeterdie Geschwindigkeitist zehn Meter pro Sekunde hoch dreidass sie ja alles hoch drei nehmen Vorsichtjedoch drei Sekunde hoch drei zehn hoch dreimal einen Monat und einen Monat sindich überlege was gerade geschickt wäre geschickt wäre auf Kilowattstundenoder sowas zu gehen Megawattstundenzu gehendass er sich Besuches kann ich bis auf Schulund Sekunden runter zu gehenund versuche bis aufStunden zu gehen?? einen Monat sind dreißigTageund jeder Tag sind vierundzwanzigStunden vierundzwanzigStunden proTag Beistrich alsodem offiziellen DVDschreibendamit nicht gleich beiWattstunden oder Kilowattstunden oder Megawattstundennicht zulässig hier einfacherwenn sie auf den Kilowattstundengehen?? Schulform ist ?? noch untermal sechzig Minuten pro Stunde mal sechzigSekunden pro Minuteerkennen wir zum Schluss auf Wattsekunden will sagen zuich will auf Kilowattstundenoder sowaszumindest kann man hier den Tag gegen den Tag kürzendiesemeterhochdrei kann ich gegen diese Meter hoch dreikürzenjetzt stimmt's eines mäßig auch schonTeile vorne bis zum hoch drei das ist die Leistung Meter Quadrat Kilogramm durch Sekunde hoch drei vorne habe ich Wattso weit so gut und die Rentner durch die Stunden über weit Stundenich bräuchtemal sehen was ich ?? zusammen sortieren kannhier habe ich zwei und vier zusammen macht achtvierundzwanzigdurch acht sind dreifünf mal tausendmal dreißig mal dreifünf mal tausendmal dreißig mal drei dreißig ?? drei sind neunzigWattstundenfünf mal neun fünfundvierzigeins zwei drei vier null eins zwei drei vier null neunWattstundenund wenn ich da abtrenne also vier hundertfünfzigKiloWatt Stundensie hatten alle in Schul wie würde man in Schul um rechnenokay mal drei Komma sechs Millionen also wenn Sie hier um rechnen müssten das seienvier hundert fünfzig mal drei Komma sechs Millionen drei Komma sechs mal zehn hoch sechsJouledie Stunde sind drei tausend sechs hundert Sekundenstatt SH schreibe ich hier drei tausend sechs hundert Sekunden habe ich WattsekundenJouledes Kilo brauche ich auch nochalso tausend mal drei tausend sechs hundert das ist der Umrechnungsfaktor von Kilowattstundenaufzu mal drei Komma sechs MillionenTodesfälleTeil einsTeil zwei der rechne ich jetzt nicht noch mal von vorne bei Teil zweisondern überlege mir folgendesdie Geschwindigkeitwird verdoppeltaber nur für den halben Monat und den anderen halben Monathabe ich keineEnergienull Meter pro SekundeMeter pro Sekunde eine Energiehälfteder Zeitdoppelte Geschwindigkeitdas es das ausrechnen müssen die Hälfte der Zeit die doppelte GeschwindigkeitKomma ?? man das geschickt hier hinschreiben könnte die Aufgabe zweieinfach Jesu reingestecktdie Geschwindigkeitwirdverdoppeltund die Zeitwirdhalbiertwas passiert mit der Leistungder Leistung sehen Sie die Fläche bleibt dieselbe die Dichte bleibt dieselbe die Geschwindigkeitverdoppelt sich hier steht V hoch dreidas heißt die Leistung vereinfachtsichaber jetzt habe ich bei der Energiedie achtfache Leistungüber die halbe Zeit das heißt die Energie vervierfacht sich nur halbe Zeit achtfacher Leistung die Energie mal vierdas heißt die muss ich gar nicht ausführlich rechnenim zweiten Fallwas hier steht egal was es jetzt immer zulässigen rechnen mal vier die vierfache Energieim Mittelwert mach ich dasselbeder Windgeschwindigkeitdie vierfacheEnergie die durch diese Fläche geht?? nicht das eigentliche ?? kann ich nicht mit dem Mittelwertder Windgeschwindigkeitrechnet warum muss das schief gehenmir dieses hoch drei das macht es kaputtwenn sie da nicht das hoch drei hätten sondern hoch einswäre die Geschwindigkeitmal zweidie Leistung mal zweiund die hätten sie die Leistung mal zwei die Zeit durch zwei und die Energie wäre so wie sie vorher war das ist der Ärgergeschwindigkeithoch drei das ist der Ärgeres gebe einenTrick um diesen Ärger zu verhindern?? man gibt den Mittelwert der Geschwindigkeit hoch drei an nicht in MittelwertegeschwindigkeitsmittelwerteGeschwindigkeit hoch dreidann könnte man tatsächlich zu rächenPunkt aber der Ärger rein dass dieser Formel alleine noch nicht reicht muss er noch denLeistungsbeiwertwird es so schön heißt der Anlage habenund es auch wieder geschwindigkeitsabhängigund matt diverse Geschichten die geschwindigkeitsabhängigsind und um das hinzukriegen muss man sich wirklich die einzelnen Geschwindigkeiten anguckensobald sie irgendwo nicht mehr V hoch eins haben können Sie nicht damit den Durchschnittswertenrechnenwas man deshalb tut ist folgendes?? guckt sich an über welche Zeiten man den Wind denn tatsächlich mit ?? kannüber einen Monat mit ??das wird nicht funktionierenhaben sie solche Schwankungen zwar nicht ganz aber kräftige Schwankungen über sie gerade hatten das wird Unsinn werdenwenn sieübereinen Tagmittelnist das aber nicht so richtig guteMenschen zappelig zwischenWasser macht man mittelt über zehn Minuten das ist das üblicheIntervallauf das haben sich die Leute dann über die Jahre geeinigt ein Meßintervall von zehn Minuten für die Windgeschwindigkeitdass es gerade noch erträglichwas die Schwankungen angeht auch da schwankte schon kräftig aber das es gerade noch erträglichund man hat nicht zu viel Wertezwischen ?? natürlich sagenPunkt wir habenGigabytes und der Arbeits was interessiert uns das wir könnten auch in Minuten oder in Sekunden messen aber es hat sich soeingeschliffenund die Leute müssen weiterhin in Intervallen von zehn Minuten so kriegen wir die Winddatenmittlere Geschwindigkeitenüber zehn Minutenunddarausbaut man zum Beispielein ist Programmzeigte sofort in OpenOfficewas man nunveranstaltetist folgendes ich teile den Windineinzelnen Pinseinzelne Kisten sozusageneinsage okay was habe ich zwischennullundein Meter pro Sekundeeinschließlich der Null typischerweiseohneexakt ein Meter pro Sekunde für sich entscheiden muss hat genau eins gemessen eins Komma null null gemessenwird man das da nicht rein sortieren sondern ins nächste bin ein Sortieren von eins biszwei Meter pro Sekundeunddann von zweibisdrei Meter pro Sekundeund einen von dreibis weitergeht bis vier Meter pro Sekundein die Bereiche Teich mein Wind ein und so weitervon mir aus irgendwannvontatsächlich heftig wird neunundzwanzigbis dreißig Meter pro Sekundeso teile ich mein Wind ein und jetzt mäßigwie häufigdiese einzelnen Bereiche vorkommenfür einen MonatSeptember zum Beispiel darüber ?? Septemberzwanzigvierzehnwas drauf hervor das in Matt schwarzes verwahrt rein setztfür den Septemberwürde ich jetzt angeben wie viele Minutenhätte ich jetzt zwischen null und eins Meter pro Sekunde den ganzen September über wie viel habe ich da definiert irgendwelche Zahlen vielleicht drei hundert Minuten und vielleichtvierundfünfzigMinuten zwischen eins und zwei vielleichtsechs hundert Minutenzwischen zwei und drei und vielleicht war irgendwieeinmal ein zehn Minutenals ich messe zehn Minuten Mittelwerteund teile die dann einin diese Pinshier sind dreißig von diesen zehn Minuten Mittel werden in diesem bin gewesen zwischen hundert ein Meter pro Sekundesind fünfundvierzigvon diesen zehn Minuten mit Wertenzwischen eins und zwei Meter pro Sekunde gewesen und so weiterdas heißt ?? den Wind sozusagen aufgeschlüsseltich hab nicht direkt ein Mittelwertsondern ich sage wie häufig bestimmteIntervalle vorkommenim Endeffekt haben sie so eines Programmvon null bis eins von eins bis zwei von zwei bis drei und so weiterdass die Windgeschwindigkeitin Meter pro Sekundeund hier wäre die Zeit die sie in jedemist ProgrammblockEinzel verbringenwurde das dann aus zwischen null und ein Meter pro Sekundeso viel zwischen null und zwei Meter pro Sekunde so viel zwischen zwei und dreiso vielund so weitermit Defekt habe statistisch damit auch mal würde solches Programmnicht direkt ein MittelwertsonderneinzelneAngabenfür diese einzelnen Pins das mit ihm Meter pro Sekunde machtist auch wieder historischist offensichtlich genau genug dessen Meter pro Sekunde zu machen Genaueres natürlich wenn sie sang ?? das erste von null bis null Komma eins das zweite von null Komma eins bis null Komma zwei ?? das nächste von null Komma zwei bis null Komma dreihat die Zimmer sowie Daten der da drin stehenist ein Schein zu genau ?? man hat sich über die Jahre irgendwie geeinigtdass man es in Meter pro Sekunden Einheiten machtdas vereinfacht das Rechnen extremsicher kriegen siezwei Dutzend Daten oder sowas ?? Zeitangabenpro Monatund das der typischerweisedurch vielfache von zehn Minutenich rechne mit den Mittelwertenvon zehn Minutenund gucken wie viele von diesen zehn Minutenintervallenhier rein fallen da reinfallen und so weiterjeweils sechzig von diesen zehn Minutenintervallenmit mittleren Windgeschwindigkeitenzwischen zwei und drei Meter pro Sekundekenne mich jetzt mit diesen Angabenauf die Energie die im Monatdurch die Anlage durchgehtwie würden sie jetzt hier weiter arbeitenwill zum Schluss habendie Energiein diesem Monatim Septemberdie durch diese Fläche welcher Riss im ?? gewesen sein mag?? durchgegangenistwas rüsten sie ausrechnenes bei Musters damit's plausibler wird ?? ein paar mehr Stellen habendie Zahl der Minuten pro Monat ist doch bisschen größerKomma sowasokay als ich berechne für jedes dieser Pinsjede dieser Kisten sozusagen rechtlich einzelndie Energiewie vielKilowattstundenentstehenoder strömen durch in diesem Bereich wie viele strömen durch ?? in diesem Geschwindigkeitsbereichin diesem und so weiterund dann addiere iches passierte alles nie gleichzeitig?? ich kann die alle miteinander so verrechnen in dem ich zum Schluss die Summe bildet für jedes dieser Pins berechne ich die Energiewie viel in den bin an Energie durchgegangen ist und dann die SummeEnergieleistungmal Zeit ich kenne die Zeitsechs tausend Minuten in diesem Intervallin diesem binauch der Leistung ich brauchewas ist die Windleistungin diesem bin in diesem bin in diesem Winter modifiziert jeweils mit den Notenund addieredie LeistungKlammer aufWatt pro Quadratmeteralso keine Leistung eines ?? Flächendichte einer Leistung egal wie soll ich bald auch sagen die Zeit in Minutenschon ausdiese Leistung hängt jetzt nicht vom Monat ab von der aktuellen Statistik sondern die kann jetzt direkt ausrechnen??ich mich sich hierein halb malFlächemal Dichtemal Geschwindigkeithoch drei rechnenGeschwindigkeit hoch drei jetzt habe ich hier aber nur bis ein Meter pro Sekundeauch eine Geschwindigkeitich hoch drei nehme welcheNordsee natürlich null Komma fünf?? das sie wäre jetzt die mittlere Geschwindigkeitin diesem binähm Meter pro Sekundesind auf zehnKomma fünf und ihr daneben eins Komma fünf und ihr die zwei Komma fünfunter diedrei Komma fünf auf der ?? was hinschreiben sollund hier sollte ?? neunzehn schreiben neun zwanzig Kommafünfsollte man als natürlich Rückstand mit denzwei Dutzend Zellen dazwischen fürdas nämlich als Geschwindigkeittatsächlich die Leistung aus der Leistung wäre also ein halb null Komma fünf Maldichtefünf Vergleich immer gesagt oder eins Komma zwei zwei fünf ist etwas genauer Kilogramm pro Kubikmetermal die Fläche soll eins ein ein MeterQuadratalso mal eins für die Fläche mal die Geschwindigkeit hoch drei geschieht die Geschwindigkeithochdrei Beistrichdas wäre die vom Oliver eben hatten ein halb malDichtemal Fläche positiven Schreibens einsmaldie Geschwindigkeit hoch dreidas wäre als die Leistung pro Quadratmeterdie ganze Reihe durch und hier und natürlich auch sehen hoch drei ist schon extrem?? und nicht AnlagentechnikabgeschaltetKomma was zu sagendas wäre die Leistungund jetzt will ich ja eigentlich auf die Energiein dem Einzelnenbinam einfachsten wahrscheinlichdenKilowattstundenEnergie KilowattstundenSie haben die Leistungpro Quadratmeter eineParanoiadazu basteln ich bin noch nicht fertig ich hab die Leistung pro Quadratmetersoll jetzt irgend eine Größe für die Anlageansetzendie LeistunginWatt will ich eigentlich das ist LeistungsdichteBeistrich dass ich Leistung schreibe nicht Leistungsdichteich muss erst mal der technischen Leistung haben wir ?? lassen sich die bekomme ich von da auf die echte Leistung wieder durchgehtund die Fläche seiner mal eine Fläche von tausend Quadratmeternwenn dasbeglichen QuadratmeterWerte dreißig mal dreißig Meterund jetzt produziere ich also das ist hierdie Leistungsdichtepro Quadratmeter die Watt pro Quadratmeter mal meine Flächedie tausendjetzt habe ich endlich wirklich Wattso und jetzt Komma gucken die Energiein Kilowattstundenich kenne die Minutenvorneund ich will jetzt die Energie Kilowattstundenhaben wie geht das einheitstechnischich zieh mal Spalten Zusammensatz Komma der gar Nix erkennendie beiden geforderte Semester gar nicht mehr die jetzt klein gemacht habe die Zeit in Minuten interessiert michdie Leistung in Watt brauche die Energie Kilowattstundenfür jedes dieser Pins einzelneGranulat zur Wahl dieser Zahlen hierweil ich eine defekte Frau hoch drei dann gleich rechnedanach hier bei der Leistungwäre es schon sinnvollerhier nicht eins Komma fünf zu nehmen seinerzeit eins Komma sieben fünf oder so von diesen Mittelungseffektauch bei diesen Pins rauszunehmen hier oben ist es vor einigen ganz stark das ?? an die Wassergräben gerechnet habe wir hatten im Mittel zwischen nullund zwanzighier mit Licht zwischen null und eins das eigentlich ganz brutal es fällt nicht aufweilder Beitrag von diesem bin nicht nennenswert isterstens weil die Anlage dann noch gar nicht läuft und zweitensweil eben ganz wenig Leistung im Wind ist deshalb ist man der so großzügigmüsst es eigentlich viel hübscher machen alles noch ?? es reicht einfach es reicht mit den halben Schritten mittendrin rechnetdarauf haben sich allein der Zwischenzeit eben verständigt man könnte es alles besser machen es fällt nicht so stark auf netterweiseso zurück zu Energie wie komme ich jetzt hier von der Zeit in Minuten und der Leistung in Watt auf die Energie Kilowattstundendie beiden modifizieren sechzig tausend als die Zahl der Minutenmaldie Leistungdann habe ich Watt Minuteneine komische Einheitder Minuten warten bis sie steht jetzt habe ich Watt Minutenich will aber nicht Watt Minuten sondern ich will vor einigen KiloWattMinuten sozusagen erst mal durch tausendhaben sie sozusagen Kilowatt Minuten nicht nur sozusagen das sieht ein Kilowatt Minutenich will aber nichtKilowatt Minuten sondern Kilowatt Stunden also noch mal durch sechzigbesagen durch sechzig tausenddie ganze Tabelle durchund dann wäre die Energie im September die Summe davondiese ganze Spalteauf so mehrinKilowattstundenso würde man das machen könnenwas sie jetzt gerechnet habe ist aber nur die Energie im Wind drin sich jemand sagt mirdas sind meine Windmessungengewesenfür den Monat September von mir ausund ich kann jetzt sagen wie viel Energie in kinetische Energie ist durch diese Fläche von tausend Quadratmeterndurchgeströmtes ist ja noch nicht das was aus der Anlage nachher elektrisch rauskommtwie müsste man das noch einbauen dessen schon Vorgriff auf das was später kommt was fehlte jetzt eigentlich nochumausrechnen was nach Außenanlagerauskommtbrauchen sowas wie ein Wirkungsgradoffizieller als der dann meist LeistungsbeiwertWindkraftanlagenwirkungsgradoder Erntegraddie allgemeinen Begriffebei erneuerbaren Energienwie viel Energie ernte ichunter Wirkungsgrad ?? hole ich aus dem jeweiligen Medium raus Windkraftanlagenheißt der gerne Leistungsbeiwertstehtbei der Leistungbei Wert ein Wert der bei der Leistung stehtdie theoretische Leistung mal soundsovieldeshalb Leistungsbeiwertund heißt dann gerne CPmit dem es sich diese Leistung modifizierendas ist die theoretische Leistungim Wind drinnenin der Leistungsbeiwerteins ist hundert Prozent würde ich das rausholenist aber nicht einsin diesem Bereich ist er garantiert gleich Null weil die Anlage nicht mal an läuft irgendwo mittendrin wenn ich Glück habe modifizieren vielleicht mal mit fünfzig Prozentnächste Woche wieder kommt sogenannte Betzsches Gesetzalso hier fehlt jetzt noch eine Spalte in der die theoretische Leistung dem Wind drin modifiziert wird mit dem jeweiligen Leistungsbeiwertfür diesen Geschwindigkeitsbereicherfährt man dann im Zweifelsfall einfach in der TabelleKennlinievom Hersteller der Anlageoder die StandardSoftware die man für diese Geschichten hater dann sowieso schon ein programmiert was es typischerweisean Anlagen gibt sie stellen einfach nur die Anlage ein und erblickt ihn automatisch den richtigen Wert raus modifiziert diesesmit den Werten für die Anlage und gibt dannden Gesamtenergieertragdas ist also das sich theoretisch aus dem Wind rausholen könnte wenn ich ihn vollständig abbremsen würde was auch theoretisch gar nicht geht?? nicht nur theoretisch kann ich auf diese Zahl kommenKomma dass es mit was die Anlage durchströmtin dem ein Monatdes müsst man eben noch die das tatsächliche Verhalten der Anlage ein rechtmedizinisches ?? und den Wind deshalbdiese Rechnung hier