digital DEWI Magazin #48
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DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Windenergie WINDENERGIE Wind WINDenergy ENERGY Énergie ÉNERGIEÉolienne ÉOLIENNE energia ENERGIA eólica EÓLICA ernergía ERNERGÍA eólica EÓLICA Editorial 02 08 || 2016 2015 Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis UL International GmbH, Wilhelmshaven, Germany UL International GmbH, Wilhelmshaven, Germany DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Content Please click here for information how to navigate in the digital DEWI Magazin Bitte hier klicken, um etwas über die Navigation im digitalen DEWI Magazin zu erfahren Impressum | Content English Deutsch Editorial Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) nur in Englisch verfügbar Conversion System and Autonomous Converter for the Transformation of Wind Turbines from Fixed Speed to Variable Speed nur in Englisch verfügbar Relative Calibration Process for Long Term Thermal Stratification Measurements in the Lower Atmospheric Boundary Layer nur in Englisch verfügbar What is the Impact of Offshore Wind Farms on Each Other and on the Regional Climate? Welchen Einfluss haben Offshore Windparks untereinander und auf das lokale Klima? Lower Saxony Wind Power Decree Windenergieerlass Niedersachsen Wind Energy Use in Germany - Status 31.12.2015 Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines in the Installations Register for the year 2015 Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA im Anlagenregister für das Jahr 2015 Power Generation from Renewable Energies in Germany Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Celebrating 25 Years of DEWI Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News DEWI/UL News DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Kontakt Author zum Contact Autor J. P. Molly DEWI, Wilhelmshaven DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content Editorial On the afternoon of the fourth of February this year, DEWI held an enjoyable and entertaining reception to celebrate its 25th anniversary together with clients, long-term companions and employees. It became clear once more what an incredible development wind energy has gone through in these past 25 years, nationally as well as internationally. Along with many others, we at DEWI have had the privilege to accompany and help shaping this process. Certainly the numerous DEWI employees who over the years have left DEWI to work with other companies of the wind industry have also contributed to this development. At the anniversary I mentioned that at the beginning of my over 40 years of working for the wind energy I would have declared anyone crazy who at that time had predicted for the year 2015 more than 430 GW of wind power installed worldwide, more than 10 % of which installed in Germany. For me as an engineer the growth in size of wind turbines is even more impressive. The difference between the wind energy converters which were on the market at the beginning, with a capacity of a few kilowatts and rotor diameters between 10 and 15 m, to modern wind turbines with 180 m diameter and up to 8,000 kW, shows the enormous gain in know-how, which certainly involved a great deal of effort, but also led to the high reliability wind turbines have achieved today. This rapid development is unique in the history of industry and has made wind energy one of the cheapest energy sources available today. Germany not only had a leading role in the development and application of wind energy, but also set an example for other countries in implementing the energy transition, a goal set for the next decades which will certainly benefit the economy. UL International DEWI looks forward to making a contribution to this goal with its knowledge and experience of 25 years. When travelling abroad, it often strikes me how little is known about the progress already made in Germany in the energy transition. As a small contribution to change this, we are publishing in this DEWI Magazin an article by IWR (International Economic Platform for Renewable Energies) which gives a monthly overview of the average hourly contributions of solar and wind power in the German electricity grid (see article on page 54). Wind power alone had a share of 15% in the power supply and this amount in a country that in view of its wind resources is not exactly predestined for wind energy use. The same applies for solar power with a share of almost 6% in German power supplies in 2015. Maybe this article can contribute to a better understanding in countries rich in wind and solar resources that even a power supply grid with a very high share of 21% of volatile energy resources – unthinkable 30 years ago – can be kept stable. Germany is facing the task to integrate even considerably higher shares of renewable power in the supply grid. To deal with this task in a cost-effective way is a big challenge and requires the cooperation of all the players in the electricity market. In order to achieve this, a fundamental paradigm shift in the structure of our electricity supply will be necessary. Many years ago we had electricity supply monopolies who had optimized their system of production, transport and distribution of electricity so as to achieve the maximum profit for their companies. The disadvantage of this supply system was the necessary government control of tariffs, in other words there was no competition. When a new system was introduced, unbundling energy suppliers from network operators and distributors, the players were competing with each other, but they only optimized the segment of electricity supply for which they were responsible, with the result that no one felt responsible any longer for optimizing the overall supply. For the energy transition to be successful, new ways of sharing responsibilities have to be found in order to ensure the necessary security of the DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms electricity supply by a cost-optimized adjustment of the energy production to the consumption. This means that the grid operator responsible should be able to influence certain parts of the energy production, such as the operation of storage systems or the specific power installation of the wind turbines that is most cost-effective for the supply system. In other words, after the “unbundling” a certain amount of “re-bundling” will be reasonable and necessary. I wish all the customers and friends of DEWI a successful year 2016 with favorable market conditions ensuring further growth and a successful energy transition. We will be there for you to support you with our know-how and 25 years of experience. Wilhelmshaven, February 2016 Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI Jens Peter Molly Managing Director UL International GmbH WE KNOW WIND Course Program 2016 Latin America & Spain Location Brazil, São Paulo Argentina, Buenos Aires Chile, Santiago Peru, Lima Colombia, Bogotá Costa Rica, San José Mexico, Mexico City Spain, Madrid Days 14/15.04.2016 10/11.05.2016 12/13.05.2016 16/17.05.2016 26/27.09.2016 29/30.09.2016 04/05.10.2016 15/16.11.2016 All seminars will be conducted in Spanish except in Brazil, which will be in Portuguese. DEWI/UL News Contact the experts at: Impressum | Content [email protected] / dewi.de DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Author Contact J. Ripa; DEWI Spain M. Illarregi; Acciona Energía ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) As explained in the last DEWI Magazine (issue 47, Article: “UNCERTAINTY CORRELATION IN SIMULTANEOUS POWER CURVES, by Mikel Illarregi, Acciona Energía and Joseba Ripa, DEWI), there is definitely a sound interest in the industry to enhance accuracy when measuring power curves. As a clear indication of this, we have received, after publishing the article, many expressions of interest about the topic on several forums from different stakeholders in the industry and, in consequence, we want to share with all of you the next steps that ACCIONA and DEWI are taking together to increase the mutual knowledge in this field. In the previous article, we explained that the precision of power curve characterizations is highly dependent on many factors, but is especially sensitive to wind speed measurements. Fig. 1 shows an example of uncertainty contributions distribution by bins on a 2MW wind turbine for flat terrain using TFC Advance (class 0.9). It displays very clearly that below cut-in and above the wind speed in which rated power is reached, uncertainty is mostly dependent on electrical power readings while wind speed uncertainty contribution dominates massively the resultant uncertainty on the intermediate bins (specifically the weightier bins in most of the standard wind distributions). Using the same example, Fig. 2 shows relative uncertainty values for different Rayleigh wind speed distributions (from average wind speed 4 m/s to 11m/s) with and without considering wind speed uncertainty contributions. The graph shows two very important facts: • Relative uncertainty is much higher for low wind speed regimes, which makes it much more important to make extra efforts to achieve precise power curve characterizations on those sites. • Wind speed uncertainty contributions play a major role in the final uncertainty and therefore most of the efforts to decrease uncertainties should be orientated to diminish the uncertainty contributions to wind speed characterization: • Utilization of high-class and range-fitting sensors • Calibrations in high-performance labs • Best practices in mountings • Extended campaigns to collect a highly representative database The meaningfulness of results begins to be under discussion when uncertainties are largely higher than 5%. When this happens, the power-curve test results are not robustly useable as truthful inputs for the financial models or guarantee claims. Fig. 2 shows that this can be easily expected on low wind speed regime sites (average wind speed lower than 7 m/s) because absolute uncertainty contributions (when given in m/s) are relatively much more relevant. The most relevant wind farm owners in general follow the recommendations above. They are aware that the tiny investment on high-class tests will pay off, but as it was explained in the DEWI Magazine #47, there is an additional source for potential exploration: correlation. Testing several turbines on a wind farm should in theory increase the precision of the average result if there is some degree of independency between the tests. The dependency or independency degree has to be represented by the correlation factor, which in time is related to covariance. The following formula represents the uncertainty for parameter C when C is the average between factors A and B: uC2 = ( 1 2 2 u A + u B + 2u Au B ρ i , j 4 ) If the correlation factor equals 1, factors A and B are fully correlated (dependent) DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content and therefore the uncertainty of the average is the average of uncertainties. However if correlation equals 0 (fully independent factors), the uncertainty of the average is the root of the quadratic sum and therefore lower than the uncertainties A and B separately. The question therefore orbits around this correlation factor and how it could be characterized. In view of this rationale, ACCIONA ENERGY and DEWI started to work in a cooperation project with the aim of characterizing different correlation factors by setting-up different measurement configurations with different degrees of dependency. Different ideas were discussed in view of the costs and potential results. As DEWI is performing power curve tests in a number of ACCIONA’s wind farms, there were several options to decide. The Wind Farm Gostyn II located in Województwo wielkopolskie (Poland) was selected for the tests because the installation schedule was appropriate for the project but specially because the wind speed regime (low average wind speed) allows being more sensitive with the different analyses as uncertainties are higher than explained before. The wind farm Gostyn II is composed of 11 wind turbines of the type AW116-3MW (Acciona Windpower) and it is located in a flat, open and agricultural area. DEWI is performing two power curve tests on turbines #1 and #2 of this wind farm (See Fig. 3). With the use of a U-shape goalpost, the project targets to obtain different power curve results from a single wind turbine under test by mixing different instrumentation setups on one single meteorological mast. Consequently, there are six different measurement combinations with different degrees of dependency. Installation was performed in early December 2015 (see Fig. 4 and Fig. 5) and the following concepts were applied: • Duplication of meteorological sensors (anemometers (WS), wind vanes(WD), temperature probe (T) and barometer (P)): • Different models (Met_Sys_1 / Met_Sys_2): • WS: TFC A / Vector • WD: Thies / Vector • T: Galltec / Thies • P: Vaisala / Setra • Anemometers calibrated in two different wind tunnels (DEWI / WindGuard) in independent sessions for Met_Sys_1 and Met_Sys_2 • Duplication of electrical power sensors on wind turbine #1 (WT_Sys_1) with six additional current transformers (CTs) and two additional power transducers (PTs) as rotor and stator are measured separately. Therefore three different electrical power measurement systems were defined: • WT_Sys_1_A (Electrical Power System A on turbine #1) • WT_Sys_1_B (Electrical Power System B on turbine #1) • WT_Sys_2 (Electrical Power System on turbine #2) • Duplication of loggers on the meteorological mast: • Different models (Ammonit Meteo 40L / Campbell CR3000) A cabinet for signals duplication was included (see Fig. 6) to allow crossing options and consequently duplicating setups. With all the explained arrangements, six combinations were generated for the two turbines under test: 1. Met_Sys_1 vs WT_Sys_1_A 2. Met_Sys_1 vs WT_Sys_1_B 3. Met_Sys_1 vs WT_Sys_2 4. Met_Sys_2 vs WT_Sys_1_A 5. Met_Sys_2 vs WT_Sys_1_B 6. Met_Sys_2 vs WT_Sys_2 With the results of the different test combinations (with variety of degrees of dependency and different averaging options), DEWI and ACCIONA will work on a more precise characterization of uncertainty contributions for the averaged results. We target to define the different dependency factors in order to use correlation/ covariance as a powerful tool to decrease uncertainties on power curve tests without inflating testing costs. We are willing to know more about this interesting topic, which can help the industry to enhance power curve characterizations, and you are invited to join us in the endeavor. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Author Contact A. P. Ortega Ingeteam Power Technology S.A., Spain External Article ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content Conversion System and Autonomous Converter for the Transformation of Wind Turbines from Fixed Speed to Variable Speed Fixed Speed Wind Turbine (FSWT) technology was the main workhorse of the wind industry until the appearance of the Variable Speed Wind Turbine (VSWT) technology in the mid-nineties. The first prototype of a VSWT was introduced in Europe in 1995, back then on the recently commissioned wind farm of “El Perdón” (Navarre) with a type C Doubly Fed Induction Generator (DFIG) driven by Ingeteam’s IngeconWind power converter. As we will see later, FSWT technology lacks critical features required to ensure electrical grid stability, which in combination with the desire to reduce the Cost of Energy (CoE), led to the origin of the VSWT technology and the rapid displacement of the fixed speed topologies over the following years. Type A fixed speed generators are characterized by being directly connected to the electrical grid, causing its rotational speed to be load-dependent and almost fixed to grid frequency. Therefore, suffering from high mechanical stress and low power quality (flicker effect and uncontrolled reactive power consumption), as wind’s turbulences are directly transferred through the drive train down to outputted power. Rotor aerodynamic efficiency is also low as optimum Tip Speed Ratio (TSR) can only be achieved for just one wind speed value (partially solved by dual-speed generator technologies). When comparing both technologies, FSWT and VSWT (Fig. 1 and Fig. 2), it is concluded that the FSWT topology is limited in some features in which the VSWT performs better, such as: The VSWT enables the system to obtain the optimum Cp (power coefficient) in a wide range of wind speeds inside the Maximum Power Point Tracking (MPPT) regime (below rated), thus obtaining an increment in the annual energy production (ΔAEP). • In terms of power quality, the VSWT avoids the flicker effect in the grid side and removes the low frequency harmonics generated by the capacitor banks needed in FSWT topologies for power factor compensation of the generator. Also, it allows for power factor regulation on the grid and enables the system to comply with all grid codes and Fault Ride Through (FRT) events. • When considering the turbine from a mechanical point of view, the transformation from FSWT to VSWT has an impact in the lifetime of the wind turbine by extending it (Lifetime Extension, LTE), due to the reduction of torque steps in the drive train caused by wind gusts. Similarly, the transients in the start-up of the turbine, the abruptly changing of the generator’s speed, and transients in emergency stops and the ones caused by the electrical grid are drastically reduced, thus also increasing the wind turbine’s lifetime. Considering these advantages in operation and performance of the VSWT over the FSWT, the transformation of topologies A (Fig. 3) and B to either C or D will represent an improvement in certain characteristics of the wind turbine. The solution here presented consists in an autonomous system of power conversion and control, as described in Fig. 4. Such an approach ensures that the modifications to be performed in the FSWT system are minimal, consequently the investment to be relatively low, increasing the Return of Investment (RoI) of the solution. • DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI For more information: www.ingeteam.com DEWI/UL News Impressum | In order to characterize the improvements related to the transformation of the topology of the wind turbine, INGETEAM is currently involved together with DEWI-UL in a project in which an already installed and in operation type A wind turbine is transformed into a topology type D. Such a project, in an overall view, covers the following stages: The first step is to obtain the aerolastic simulation model that resembles the FSWT behavior in order to be able to simulate its operation and performance. The plant modelling is defined by certain parameters which are unique for the wind turbine reference under study. The second step is the characterization through on-site measurements of the needed FSWT characteristics, such as the power curve and mechanical loads. A particular wind turbine already installed on-site is selected for analysis. By characterizing the turbine, the simulation model previously mentioned can be tuned and validated with real application measurements. Based on this tuned and validated FSWT simulation model, the VSWT solution and simulation model are developed, so that the behavior of the variable speed topology for the wind turbine can be simulated, and improved control strategies can be developed in order to increase its AEP and LTE. Once the correct performance and safe operation of the WT under variable speed are validated against the aerolastic model, the wind turbine topology is transformed on-site through the implementation of the autonomous system of power conversion and control. Once modified, the wind turbine is again characterized by on-site measurements (Fig. 5 and Fig. 6). By the end of the process, a comparison of topologies by means of on-site measurements for the wind turbine under analysis is performed, together with an analysis based on the simulation models of the various control strategies that optimize the RoI for any given wind turbine. Content organised by: 17 / 18 October 2017 Bremen, Germany 13th GERMAN WIND ENERGY CONFERENCE SAVE THE DATE Two days of concentrated wind energy technology and research with representatives from all over the globe addressing the latest commercial, technical and scientific developments. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Author Contact R. Frühmann, T. Neumann, F. Bégué; DEWI, Wilhelmshaven ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content Relative Calibration Process for Long Term Thermal Stratification Measurements in the Lower Atmospheric Boundary Layer Abstract Introduction The work in this paper describes a method of calibrating temperature sensors for measuring vertical thermal gradients on meteorological masts. The method uses current state-of-the-art measurement systems to enable digitisation of the sensor signal close to the sensor, thereby avoiding signal distortion over long cable lengths. The sensors are calibrated together with the digitisation module in a thermal chamber, using one sensor as a reference. A linear correlation between the sensors is obtained, allowing the reading from each sensor/module pair to be related to all other sensors to within ± 0.05 °C. Results from 4 months of deployment on the FINO1 offshore measurement platform at 5 heights from 30 to 100 m are presented as proof of concept. At the measurement platform FINO1, located in the North Sea approximately 50 km north of the island of Borkum, thermometers are mounted at five elevations (33, 40, 50 70 and 100 m) to provide temperature profile measurements. The temperature profile in the lowest 100 m of the atmosphere is a good indicator of boundary layer stratification and stability. This is relevant to energy yield from wind farms since it influences the vertical wind profile, the length of wakes from individual wind turbines, as well as turbulent loads that affect fatigue life of wind turbine components. Obtaining accurate temperature profiles is difficult due to the long distances between sensors and the data logger, and the resulting challenges of calibrating the sensor or avoiding corruption of the signal from external influences along the cable. Thus, obtaining reliable comparisons of temperature between different heights has hitherto posed a significant challenge. The work described in this paper presents a new approach to sensor calibration that took place as part of a greater data logging system change on the FINO1 offshore research platform. The calibration / measurement approach makes use of current state-of-the-art data logging hardware that enables the measurement signal to be digitised close to the sensor and a www.ammonit.com Your partner for accurate and reliable wind measurement campaigns. Meteo-40 Data Logger with user-friendly web interface and broad sensor library • AmmonitOR: MEASNET-compliant monitoring and reporting web platform • First class measurement instruments • LiDARs accepted for bankable wind energy assessments in simple terrain • The one and only SoDAR with a first well-done IEC sensitivity analysis. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content digital signal that is less susceptible to external influences, to be transferred over the long cable lengths to the data logger. By calibrating the sensor together with the complete cable and the measurement module, it is shown that sufficient precision can be achieved to enable temperature differences at heights 10 m apart to be measured reliably. The calibration procedure conducted in-house at DEWI and the first four months of operation on FINO 1 are presented. System Reliability In response to increased demand for higher data capture rates, a trial was started in 2010 to test the long term reliability of a new data logging system with a recording rate capability of 1 Hz and greater. Another major difference is a modular approach to signal acquisition, with separate bespoke modules for conversion of the sensor outputs into digitised measurements. This modularity enables spatial distribution of the signal acquisition for different sensors and sensor types. For the temperature sensors (which output a very small temperature dependent voltage) the measurement modules could be positioned in close proximity to the sensors, thereby minimising the distance over which the analogue signal from the sensor needs to be transmitted. For this purpose however, the module would need to be installed outside the protective environment of the measurement container, bringing increased risks such as exposure to lightning strike, severe ranges of temperature, and condensation that could lead to loss of data and equipment. A trial was therefore conducted over an extended period (4 years) to investigate data availability. This was found to be of the order of 90 % as shown in Fig. 1 – the low values in 2010 and 2013 were due to manual disruptions to the measurement while testing different system configurations. After four years, no signs of hardware performance deterioration were observed and no influence of environmental conditions on data reliability identified. The trial was conducted with temperature and humidity measurements at the 33 and 50 m levels where existing temperature measurements were already in place. The sensors used for the trial were chosen to be identical to the existing sensors already installed on FINO1 to provide a direct comparison. The sensor units contained both temperature (PT100) and relative humidity (hair hygrometer) sensors and were connected to Gantner e.bloxx A5-1 modules. Tab. 1 lists the sensors, modules and data logger. A direct comparison between the temperature measurements showed a discrepancy of approximately 1°C – the new measurements giving a lower temperature. This offset was however not constant over time but showed occasional slight fluctuations of first class advanced a similar order of magnitude to World wide the only class 0.5 Anemometer accredited according IEC 61400-12-1 the difference between the two (2005-12), ISO 17713-1, Measnet measurements. For this reason, a third short term measurement was conducted using a separately calibrated system that included sensor, measurement and logger (Galltec-Mela KPC.RS high quality sensor with RS232 connection to anemometer class 0.5 Class A,B and S accredited a Laptop). This was calibrated as acc. IEC 61400-12-1 for site assessment and power a complete system before and performance of WTG. • Optimised dynamic behaviour after the verification campaign. • minimum over speeding • high accuracy The verification was conducted • excellent linearity r >0,99999 • high survival speed at all five heights for a period of • low power • excellent price performance ratio approximately 30 minutes at • patented design each height. An image of the adolf ThIeS GMBh & Co. KG Hauptstraße 76 setup at 33 m is shown in Fig. 2 D-37083 Göttingen (Germany) Telefon +49 551-79001-0 . The campaign took place over Fax + 49 551-79001-65 [email protected] two days – 33, 40, 50 and 70 m www.thiesclima.com heights on day 1 and the 100 m T h e W o r l d o f W e aT h e r d aTa height on day 2. A comparison aneMoMeTer DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content between the temperature measurements is shown in Fig. 3. Better agreement is found between the trial system and the short term verification system at both the 33 and 50 m heights. As a result of this trial, increased confidence was placed in the new system over the old. Calibration of the New Temperature Measurement System Setup Five new replacement sensors were purchased, of the same type as listed in Tab. 1. These were calibrated in air according to the DAkkS standard at 5 temperatures (-10, 0, 10, 20 and 30 °C). Significant scatter was observed in the comparison between each sensor and the reference sensor, ranging from -0.32 to +0.28 °C over all sensors and temperatures, and as much as -0.06 to +0.28 °C for a single sensor. With this level of uncertainty, a reliable difference measurement between two sensors better than ±0.3 °C could not be established. An in-house relative calibration was therefore conducted subsequently to the DAkkS calibration. For this purpose, each sensor was paired with a bespoke A5-1 module and the calibration was conducted for each pair. The experimental setup is shown in Fig. 4. The actual PT100 sensor is located within the tube as indicated by the small blue rectangles in Fig. 4. The sensors were sampled at 1 Hz, each sample being the average of 10 pulses of 30 ms duration each. Pulsing the measurement in this manner reduces the power throughput to the sensor, thereby reducing self-heating of the sensor due to the measurement current. The pulse frequency of 10 Hz was the default setup of the module and no reason was seen to change this. Since the A5-1 modules were to be deployed in junction boxes adjacent to the sensors, they were placed in the climate chamber together with the sensors so that any influence of temperature on the operation of the modules could be included in the calibration. Sensor #08 (placed in the middle) was selected as the reference sensor. The sensors were arranged so as to minimise the distance between them, as shown in Fig. 4. No additional ventilation of the box was pro- vided. The humidity within the climate chamber was not regulated, hence a relative calibration of the humidity sensors could not be conducted. Sensitivity to module / sensor pairing An initial test was conducted to verify any effect of the A5-1 module on the measured temperature. Fig. 5 shows a comparison between each sensor with sensor #09. In Fig. 5 a), sensor #08 was connected first to module 1, then to modules 3, 4 and 5. Sensor #09 remained connected to module 2 throughout the test. The same procedure applies to the plots in Fig. 5 b) - d). The correlations show that there is a small dependence of the temperature measurement on the module used. The outlier, module 5, was found to employ a different sampling process in which a longer duration pulse was used by comparison to the other modules. The module was accordingly reconfigured which resulted in better comparison to the other four modules. This confirmed the decision to calibrate bespoke pairings of A5-1 module and sensor. Calibration results The sensors were calibrated over a range of temperatures from approximately -10 to 50 °C, covering slightly more than the maximum range expected at FINO1. Each temperature was held for at least 2 hours to allow the temperature to stabilise within the chamber and half hour periods were selected to generate the calibration curve. These half hour time periods were selected to only include such periods during which fluctuations in temperature were small (i.e. stable equilibrium was reached) so that it could be reasonably assumed that all five sensors had the same temperature. The temperature profile within the climate chamber is shown in Fig. 6 for the periods used for the calibration. In total 12.5 hours of data were used. The correlation between the sensors is shown in Fig. 7. From the insert in Fig. 7 it can be seen that the sensors deviate from each other by up to 0.2 °C. A linear correction for each sensor #09 to #12 was calculated to fit the measurements relative to sensor #08. These are given in Tab. 2. The standard deviation of the Sensors and Turnkey Solutions for Wind COLD CLIMATE WIND SITE ASSESSMENT We offer Ground-based LiDARs Remote Sensing • Heated sensor solutions • Icing monitoring via sensors and webcams • Rugged data logger systems Turbine Control • Offgrid power supply and Optimization • Many years of experience Wind Profiler LiDAR Trailer / Power Supply Sales and Services Scanning Systems Nacelle-based LiDARs Leosphere Service Center and Wind Measurement Weather Visibility / Present Weather Temperature Ultrasonic 2D & 3D Beacon Light Control Humidity Cup & Vane Precipitation Intensity Air Pressure Propeller and Aggregation State Solar Radiation Global Radiation Icing Detection Lightning Detection ... and many more GWU-Umwelttechnik GmbH D-50374 Erftstadt Fon +49 (0)2235 95522-0 [email protected] www.gwu-group.de Wilmers Messtechnik GmbH • 22089 Hamburg • Germany +49-40-75660898 • www.wilmers.com • [email protected] DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content correction (difference between corrected and the reference temperatures) was of the order of 0.02°C, also given in Tab. 2, with a maximum difference of 0.065 °C. The correction procedure therefore enables a temperature difference measurement to be made with a precision of the order of 0.05 °C for any single measurement. No significant change in either the correction factors or the standard deviation of the error in the linear fit were found by using 10 min mean values. Results From the First Four Months of Deployment Installation of the new data acquisition system on FINO1 took place during July and August of 2015. Data availability over the first four month period (from September through December) was found to be in excess of 99 %, as shown in Tab. 3 for each height. The low value for the 100 m height was due to a hardware setup error during the first month. This was corrected and measurements resumed without further incident. Thanks to the modularity of the system, all other measurements (e.g. cup anemometers) were unaffected by errors in the temperature measurements. A small difference in availability was noted in the raw data acquired at 1 Hz. Here it was found that the higher elevations had a slightly higher rate of missing data values, of the order of 1-10 missing data points per 10 min period at 100 m. This is attributed to the longer distance between the measurement module and the data logger. Signal interference and/or voltage drop along the cable are considered the most likely causes. A similar effect has been noted in the data from other sensors, for example, the ultrasonic anemometers. However, this data loss is not considered to have an impact on the 10 min mean value. As a coarse assessment of the quality of the measurements, temperature profiles were investigated during dry conditions. Sample temperature profiles were selected on the basis of a relative humidity below 80 %. During these conditions it is considered that the dry adiabatic lapse rate applies. The temperature profiles are shown in Fig. 8, expressed as the differences to the 33 m temperature. It can be seen that the profiles closely follow the dry adiabatic lapse rate above 40 m, the average gradient being 0.0096 °C/m with a standard deviation of 0.0013 °C/m. Above 50 m the average temperature gradient was 0.0101 °C/m with a standard deviation of 0.0013 °C/m. In light of the short distance between measurement elevations, this is considered to be a very good agreement with the theoretical value of 0.01 °C/m. Further investigation of the outliers has not yet been conducted. Similarly, the temperature gradients below 40 m warrant a more detailed study. Conclusions The reliability of the modular measurement system has been demonstrated. The ability to digitise measurements close to the sensor is advantageous for analogue voltage signals which are particularly susceptible to corruption over long cables. Other signals such as the pulses from cup anemometers can be installed within the safety of the measurement container, thereby limiting risks of data or equipment loss due to lightning strike, while maintaining a maximum quality of the measurements. Despite the exposure to large fluctuation in temperature and humidity, the measurement modules proved continued reliable operation for the full 4 year trial period. By calibrating the complete measurement chain, it was possible to achieve a high degree of confidence in the system performance. Furthermore, simultaneous calibration of all five sensors enabled a high degree of precision for relative temperature measurements. This now opens opportunities for future investigations into offshore boundary layer temperature profiles and related effects. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Author Contact T. Neumann DEWI, Wilhelmshaven DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content What is the Impact of Offshore Wind Farms on Each Other and on the Regional Climate? This question will be investigated by researchers from five different institutions and companies in Germany over the next three years within the scope of the research project „WIPAFF (Windpark-Fernfeld /wind park far field)“. The project is funded by the German Federal Ministry of Economical Affairs and Energy. The Project For the wind, offshore wind farms present obstacles on the relatively smooth surface of the sea, and the wind turbines reduce the energy of the wind. This slows the wind down and increases the turbulence in the air. Depending on the weather, (wind direction, air temperature and properties of the sea surface) the wind speed sometimes recovers its initial value only after 10 to 100 km behind a wind farm. It is also possible that air masses are diverted to the side or over the top of large wind farms. This will result in offshore wind farms impacting each other, and furthermore it cannot be excluded that there may be an impact on the regional climate, even affecting the distribution of temperature, clouds and precipitation over the North Sea and adjacent coastal areas. The aim of the 3-year research project WIPAFF, which has been approved recently and for which now the cooperation agreement will be signed, is to investigate the wake of offshore wind farms in the North Sea with a combination of different methods: • Detailed measurement of the wind field, weather conditions and waves on the sea surface before and behind wind farms with different measurement systems on offshore platforms, with a research airplane and by evaluating satellite data • Modelling of the wind field 10 – 100 km behind large wind farms with numerical models using new approaches for modeling wind farms and taking into account the sea state • Improvement of the models to increase planning reliability by a valuation of the modeling results and comparison with measurement data. The large-scale development of offshore wind energy in the German Bight in the last few years now for the first time offers the chance to investigate in reality the large-scale effect of wind farms, which had already been predicted by various simulation models. The new findings will be used to accompany the further development of wind energy use in the North Sea and to lay the foundations for an efficient and environmentally compatible development of offshore wind energy. The Team The project is headed by Prof. Dr. Stefan Emeis of the Institute for Meteorology and Climate Research of the Karlsruhe Institute of Technology in Garmisch-Partenkirchen. The other partners are the Institute of Flight Guidance of the University of Braunschweig, the Eberhard-Karls University of Tübingen, the Institute of Coastal Research at the Helmholtz Centre Geesthacht (Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH), and DEWI (UL International GmbH) in Wilhelmshaven. The partners have already collaborated partly on similar projects in the past and have many years of experience in this field of research. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 DEWI’s Contribution to the Project Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Since 2003 DEWI has been conducting continuous measurements at the offshore research platform FINO1 in the North Sea within the range of the marine atmosphere of up to 250 m above the sea level which is relevant for wind turbines. For the new project, however, not only the measurements of FINO1 and the other platforms FINO2 and FINO3 will be used, but new measuring points will also be set up in the German Bight at strategically important places. These could be installed, for example, on lightships, in cooperation with the Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) (Federal Maritime and Hydrographic Agency). By means of this monitoring network, the aircraft measuring campaigns and satellite observations covering a large area, as well as the simulation models, will be validated and optimized. DEWI will also perform own numerical modelling with the focus on utilizing the results of the project for industry-related models and to integrate them into the service portfolio, for example in the area of energy yield assessment for wind farms. In future it will thus be possible to incorporate the extensive effects between neighboring wind farms into the assessments with a high degree of certainty. The project is funded by the German Federal Ministry of Economical Affairs and Energy. Harness the power of the wind At Ingeteam, we apply the concept i+c to every project we undertake – innovation to find the best solution and commitment to provide the best service. Our engineering teams can provide you with flexible solutions (power converters, generators, turbine controllers, CMS, SCADA management systems and wind farm O&M services) for wind turbines up to 10 MW for onshore and offshore applications. With 30 GW of installed wind power capacity worldwide, almost 8% of all wind turbines operate with Ingeteam technology. The company’s global footprint includes manufacturing facilities in Europe, North and South America, along with service centers strategically located globally. Converters Low & Medium Voltage up to 10 MW The formula of the new energy Visit us at: AWEA WINDPOWER 2016 New Orleans, USA Booth: 3039 www.ingeteam.com Impressum | Content [email protected] READY FOR YOUR CHALLENGES DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Author Contact B. Neddermann DEWI, Wilhelmshaven DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content Lower Saxony Wind Power Decree Discussion of Potential Areas for Wind Energy Use and the Perspectives for the Further Development of Wind Energy? Background On February 25, 2016, for the first time a Wind Power Decree came into force and was published in the Niedersächsisches Ministerialblatt (government publication of Lower Saxony) [1]. The Wind Power Decree was prepared by the Ministry of Environment, Energy and Climate Protection of Lower Saxony, together with the Ministry of Economics, the Ministry of Agriculture (responsible for regional and state development) as well as the Ministry of Social Affairs (responsible for urban development and land use planning) and the Ministry of the Interior (supervision of local authorities). When the state government of Lower Saxony passed the resolution on 15.12.2015, a twoyear open and transparent dialog and working process in which associations and other external stakeholders had taken part, came to an end. The Wind Power Decree is meant to provide guidance to the local planning authorities to implement the necessary expansion of wind energy in an environmentally compatible, socially acceptable and economic manner. It is the declared goal of the state government to install at least 20 gigawatts of onshore wind power in Lower Saxony by the year 2050. This would require a land use of at least 1.4% of the state territory. An annex to the Wind Power Decree shows the potential areas for wind energy use identified by the Ministry of Environment, Energy and Climate Protection of Lower Saxony for the entire State and for the individual regional planning areas. This is supplemented by a table giving an overview on how the regional distribution of wind energy would look like when 1.4 % of the state territory are claimed for wind energy use and the area potential in the regional planning areas is evenly utilized. This article will discuss the perspectives for a further expansion of wind energy in Lower Saxony when the current regional distribution of wind energy use is changed in accordance with the area potential shown for 2050 in the annex to the Wind Power Decree. Current Status of Wind Energy Use in Lower Saxony Lower Saxony is by far the number one German state for wind power. By the end of 2015 5,784 wind turbines with a total capacity of 8,586 MW were installed, so that the second largest federal state (13.3% of the German territory) accounts for 19 % of the wind power installed in Germany. Fig. 1 shows the development of wind energy use in Lower Saxony since 1993. As shown in the diagram, already in the 1990s a very dynamic development took place, and in 2003 the level of 3,000 MW installed wind power capacity was exceeded – a figure which only very few federal states have achieved to date. Fig. 1 also shows that since 2012, repowering has had an important share in the new installations in Lower Saxony. According to the department responsible for regional planning in the Ministry of Food, Agriculture and Consumer Protection, at present 1.1 % of the state territory are used for wind energy. Fig. 2 (installed capacity) and Fig. 3 (area-related presentation) show the regional distribution of wind energy use in the districts of Lower Saxony (status July 2014). DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Wind Energy Expansion in 2050 when Regional Area Potential is Evenly Utilized Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content By means of a geographical information system the Lower Saxony Ministry of Environment, Energy and Climate Protection has identified the area potential for wind energy use for Lower Saxony and for the individual regional planning zones. After deduction of the so-called „hard taboo zones“ (criteria for exclusion of wind energy use) as well as all the fauna-flora habitats (FFH) and bird protection areas, woodland areas and industrial/commercial areas, a state-wide potential area of 19.1 % max. of the state territory was identified. It should be noted that the potential areas are different in the individual regions and are not evenly distributed across all of the regional development zones. In order to achieve the state government’s target to install wind turbines with a total capacity of 20 gigawatts by 2050, it is assumed that at least 1.4% of the land are required. This space requirement could be fulfilled if the regional planning and local authorities would dedicate at least 7.35 % of their potential area as priority areas for wind energy use. Therefore, in an annex to the Wind Power Decree, a table gives an overview for all regional planning zones (rural districts, urban communes, associations of communes) as to how many priority areas for wind energy use have to be designated in order to achieve the goal set by the State, taking into account a uniform utilization of regional area potential. In this connection it should be pointed out clearly that the area data given are orientation values only and not binding information for regional development and urban planning. For the time being, the state government will not make any specific requirements for the implementation of the development target as a binding planning goal. The maps in Fig. 4 and Fig. 5 show the regional distribution of wind energy use for the 2050 scenario, if 1.4% of the state territory of Lower Saxony are used for wind energy development and the regional potential areas are utilized uniformly as explained above. The comparison with the current situation (see Fig. 2 and Fig. 3) shows very clearly the shift of the regional distribution of wind energy use from the northwest to the eastern and southern parts of the state. The reason for this shift is that at present wind energy use is concentrated very much on the wind-rich coastal zones (especially in Ostfriesland (East Frisia). The inland areas with comparatively modest wind conditions on the other hand have not seen a great deal of wind energy use so far. With regard to the perspectives for a further expansion it should be taken into account that the very favorable wind conditions in the coastal regions will have an important influence on the development also in future. Therefore it is to be expected that the area potential available in this region will be utilized to a greater extent than the “minimum” use of 7.35%. By contrast, for the inland areas the development of 7.35 % of the area potential identified represents quite an ambitious target which would mean a significant growth compared to the previous use of wind energy in the region. An important criterion for the regional development is whether or not the previously used wind energy sites meet the requirements on which the area potential identified is based. According to information supplied by the Ministry of Environment, today approx. 25 % of the wind turbines in Lower Saxony are within a distance of less than 400 m from residential buildings. In the foreseeable future these sites will no longer be used for wind energy because a repowering of the turbines after the end of their service life is ruled out. In addition to that, many wind turbines today are located within „hard taboo zones“ from the point of view of nature conservation and therefore are also outside the usable potential areas. In this context it is important to know that especially in the coastal areas there is a high share of old wind turbines which today would not fulfill the requirements for approval. On the other hand it is safe to assume that the wind energy development in the coastal regions will primarily be realized in the form of repowering projects (on sites that are fit for approval). It is not to be expected that in these wind-rich regions there are any additional areas available that have not been used previously. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Conclusion Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 The state government of Lower Saxony assumes that 1.4 % of the state territory will be required for wind energy in order to comply with the target of 20 gigawatts by 2050 stipulated in the new Wind Power Decree. Under the assumption that the wind turbines installed by then will have an average capacity of 4 MW, this target can even be reached with a lower number of wind turbines than installed today. However, these turbines with their much bigger overall height and rotor size will differ significantly from the wind turbines today. This discussion of the perspectives of the further wind energy development in Lower Saxony has shown that a shift of the regional distribution of wind energy use from the northwest to the eastern and southern parts of the state can be expected. This is true even when taking into account the expectation that the area potential available in the coastal region will continue to be utilized more intensively than in the inland areas. New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI [1] Planung und Genehmigung von Windenergieanlagen an Land (Windenergieerlass); DEWI/UL News Impressum | Reference Niedersächsisches Ministerialblatt Nr. 7/2016, S. 190 Content DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Author Contact C. Ender DEWI, Wilhelmshaven DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 In comparison to the year 2014, the growth in wind energy installation in the past year was influenced even stronger by the market in China. Almost half (30.5 GW) of the new capacity was installed there [1]. In the USA once again more wind turbines were installed than in the previous year (+ 18%). In the other countries of the Top 10 the new installations were almost the same or less. All in all 61.9 GW were added globally, bringing the cumulative global installations to 432.5 GW, one third of which is now in China (Tab. 1). On the German market, as expected, installations onshore have decreased compared to 2014. This was mainly due to a decline in repowering, with 60% less installations than in 2014, whereas the new installations are on the same level as in the year before. Altogether, a gross number of 1,354 new wind turbines (WT) with 3,699.9 MW were newly erected1 which is 23 percent less compared to the previous year. Within the scope of repowering projects, 317 WT with 278 MW were dismantled and replaced by 268 turbines with 735 MW, bringing the share of repowering to approx. 20 % (in 2014: approx. 38 %). The „net growth“ of wind energy onshore, which is crucial for the target corridor established by the federal government, is 3,422 MW, thus exceeding once more the limit of 2,600 MW. Based on the power plant register [2] in 2015 a total of 1,378 WT with 3,757 MW started operating and feeding electricity into the grid. At sea, a large number of wind farms could finally be connected to the grid, bringing Germany forward to the second position worldwide in offshore wind energy. In the year 2015, 290 offshore WT with a total capacity of 1,189 MW were installed and 545 WT with 2,279 MW could start feeding electricity into the grid. All in all, as per 31.12.2015, 26,651 wind turbines with a total capacity of 45,062 MW were installed in Germany (on- and offshore). An overview of the results of the year 2015 is given in Fig. 1, which shows, among others, the new installations, repowering and offshore figures. Fig. 2 shows the development of wind energy in Germany during the last few years and also includes the cumulative values in addition to the new installations added each year, as well as the offshore capacity of wind turbines installed but not yet connected to the grid. Regional Distribution of Wind Energy Use When looking at the new installations in the individual federal states, it is interesting to note that this time Schleswig-Holstein with 853 MW is clearly ahead of North Rhine-Westphalia (420 MW) (Tab. 2). These two states are followed by Lower Saxony (414 MW), Brandenburg (395 MW) and Bavaria (373 MW). In terms of cumulative installations, the lead position is still held by Lower Saxony with 8,586 MW, followed by Brandenburg (5,876 MW) and Schleswig-Holstein (5,800 MW). These and other cumulative figures can be found in Fig. 3, where the accumulated installed capacity as per 31.12.2014 is shown in blue and the new installations as per 31.12.2015 are marked orange. The figures given refer to the total installed capacity at the reference date. An exact overview of the changes in new installations in 2015 compared to the previous year is given in Tab. 3. The biggest change, in percentage terms, occurred in Baden-Württemberg, where installations increased from 21 MW in the year 2014 to 144 MW in 2015. Based on the postal code/location data supplied by the wind turbine manufac1 The data are based on manufacturer information, BNetzA database and own research. The survey was carried out in January 2016. The WTGS reported were installed but do not have to be already connected to the grid. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content turers, the installed capacity and number of wind turbines were summarized for rural and urban districts. An overview of districts with the top three for each federal state and information about the remaining districts is given in Tab. 4. When looking at the new installations at district level, the largest growth is observed in Schleswig-Holstein especially in the districts of Nordfriesland with 262 MW, Dithmarschen (250 MW), Schleswig-Flensburg (173 MW), followed by the district of Stendal (Saxony-Anhalt) with 169 MW (TOP 10 in Tab. 5). It should be taken into account, however, that many rural districts in Eastern Germany extend over very large regions and therefore cover much more area than rural districts in West German federal states. All in all, new installations were made in 154 districts, but in 82 of these (53 %) only between 1 and 5 wind turbines were erected (Fig. 4). Analysis of the Development in the DIBT Wind Zones A differentiation of sites according to coastal/inland areas on the basis of federal states is not always accurate because some federal states have coastal as well as different inland sites (e.g. Lower Saxony). For this reason we have carried out a more differentiated evaluation of the installation data based on the classification according to wind zones as established in the DIBt guideline for wind turbines [3]. Fig. 5 shows the regional distribution of wind zones ranging from areas with low wind conditions (wind zone 1) to wind-rich coastal sites (wind zone 4). Tab. 6 shows how the wind turbines newly installed in the year 2015 are allocated following the new system. It can be seen clearly that the hub height is rising from the coastal to the inland areas in accordance with the wind conditions and that the specific capacity of the wind turbines is decreasing. The table also shows that the lowest number of wind turbines was installed in zone 3 and most turbines in zone 2. Fig. 6 and Fig. 7 show the development in the wind zones over the years, the number of wind turbines installed on the one hand and the specific installed capacity (W/m²) on the other hand. Fig. 7 also shows that the specific installed capacity is continuously decreasing in all wind zones. Repowering reaches a share of 20% in the newly installed wind energy capacity After the withdrawal of the repowering bonus granted until the end of 2014, the year 2015 has shown that repowering remains an important segment for the development of wind energy onshore, even without any specific subsidies. According to the information available, repowering reached a share of 20% in the newly installed capacity onshore last year (734.56 MW of 3,699.9 MW, Tab. 2). Tab. 7 gives an overview of wind turbines newly installed within the scope of repowering in the federal states in 2015 and 2014. The decline in comparison to the record year of 2014 (38 % share of repowering) is due to the fact that many operators decided to dismantle their old wind turbines in 2014 to be able to benefit from the (tradable) repowering bonus for the last time. This can be seen in particular in Rhineland-Palatinate, Hesse, Saxony-Anhalt und Thuringia where repowering in 2015 – other than in the year before – was practically without significance for the regional development. The analysis shows that repowering is realized more and more within the scope of communal planning concepts in which the replacement of wind turbines is not limited to one wind farm. For example, there has been a simultaneous repowering of several wind farms within one local authority district or region in Lindewitt, Friedrichskoog, Wanderup and Friedrichsgabekoog (Schleswig-Holstein), in Wittmund (Lower Saxony), in Lichtenau, Schleiden, Ense (North-Rhine Westphalia) and in Klettwitz/ Kostebrau (Brandenburg). Fig. 8 shows the share of repowering in the new installations of the federal states. The average capacity of the new repowered wind turbines is approx. 2.74 MW. Apart from the new capacity installed within the scope of repowering it is also interesting to know how much net growth in capacity has been achieved by these projects. This information is given in Fig. 9, where the capacity removed (red) was deducted from the new installations (dark blue). The largest growth in capacity (light blue) in 2015 was recorded in Schleswig-Holstein, followed by Brandenburg. Fig. 10 shows that the repowering projects recorded for 2015 were mostly realized with wind turbines of the manufacturers ENERCON, DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Vestas and Senvion. Tab. 8 gives an overview of the largest repowering projects realized in 2015. Fig. 11 / Fig. 12 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Offshore What is the Impact of Offshore Wind Farms In 2015 a total of 290 WT with a total capacity of 1,189 MW were installed off the German coast, 46 of which with 166 MW in der Baltic Sea. 545 WT with 2,279 MW started feeding electricity into the grid – approx. 54 % of these turbines, however, had already been erected in the previous year. By the end of the year 2015 in Germany altogether 833 offshore wind turbines with 3,541 MW were completely installed, and 789 WT of these with a total capacity of 3,283 MW were connected to the grid. The article on page 46 gives a detailed overview on the current status of offshore wind energy development. Lower Saxony Wind Power Decree Potential Annual Energy Yield Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 According to the preliminary figures provided by BDEW (German Association of Energy and Water Industries) approx. 77.9TWh (onshore) and 8.1 TWh (offshore) were generated from wind in 2015 [4]. These figures are based on the annual reports by the distribution grid operators (preliminary figures and estimates), and it can sometimes take several months until the final data are released. To be able to give an indication of the contribution of wind energy, the potential annual energy yield is estimated, assuming a 100% wind year. This is based on the average load factors calculated for wind turbines of different power classes for each federal state, using the production index IWET V11 [5] (average of the load factors of the years 2003 to 2012). The calculation furthermore is based on the assumption that all wind turbines reported by the end of the year contribute a full annual energy yield. Downtimes due to maintenance, repair, grid overload etc. are not taken into account. The potential share of wind energy in the net energy consumption of the federal states [6] is shown in Fig. 13 where the shares of the calculated potential annual energy yield are represented. Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content Market Trends in Turbine Size From year to year more wind turbines with rotor diameters of 90 m and more are installed in Germany (Fig. 14 and Fig. 15), and in 2015 the share of this class has reached approx. 86 %. The biggest increase compared to the previous year could be noted for wind turbines with rotor diameters of 100 m and more. Their share went up from approx. 64% to 75%. The average installed power onshore increased only slightly to 2.73 MW (Fig. 16), and. the share of onshore wind turbines with a capacity of over 3 MW went up from approx. 49% to 53% ( Fig. 17 center). The average installed capacity of offshore WT has now reached 4.1 MW. Apart from the installed capacity and the rotor diameter another important feature of wind turbines is the hub height. The share of wind turbines installed with a hub height of over 100 m has increased considerably, so that meanwhile 61% of wind turbines have a hub height of 121 – 150 m (Fig. 18 left). Fig. 18 (right) shows the shares of total heights of wind turbines per federal state erected in 2015, divided into 3 height classes based on the requirements for obstruction lighting. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Market Shares of Manufacturers Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI Enercon E-101 Photo/Bild: Bernd Neddermann The order of sequence in the market shares of manufacturers in the German onshore segment has not changed much (Fig. 19 center), with Senvion, Nordex and GE experiencing some growth. Additionally, the offshore market shares (100% Siemens) are shown separately as well as both segments together. This representation takes into account that not every manufacturer is active in both segments and offshore has a major share in the new installations. The analysis is based on the wind turbines newly installed in 2015, not all of which are already connected to the grid. The market shares on the basis of the wind turbines commissioned onshore is almost identical with those in Fig. 19, therefore they are not shown here. Apart from the market shares in MW for Germany it is also interesting to analyze the market shares within the individual size categories of wind turbines installed onshore. According to Fig. 20, Enercon is active in three categories with a major share. In the range of 2.5 to 2.9 MW GE is the leading manufacturer. In the category of 3.5 MW, e.n.o. Energy has been the only manufacturer installing wind turbines of that size onshore, whereas in the category below 2 MW only Enercon has been active. References: [1] www.gwec.net/global-figures/graphs/ (January 2016) [2] Bundesnetzagentur, Anlagenregister - Stand 29.02.2016 [3] Richtlinie für Windenergieanlagen, Fassung Oktober 2012; Hrsg.: Deutsches Institut für Bautechnik, Berlin [4]www.enwipo.de/2015/12/21/2015-erneuerbare-erzeugen-30-strom/ [5] Ingenieurwerkstatt Energietechnik (Rade) (Hrsg.): Monatsinfo: Betriebsvergleich umweltbewusster Energienutzer 2003-2012. [6] Nettostromverbrauch 2014 lt. BDEW, Bundesländer wurden hochgerechnet DEWI/UL News Vestas V-112 3.3 MW Photo/Bild: Bernd Neddermann Impressum | Content DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Author Contact B. Neddermann DEWI, Wilhelmshaven DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market In 2015 a total of 545 wind turbines with a total capacity of 2,279.2 MW started operations off the German coast. Thus, Germany has achieved a remarkable share of more than 75% in the offshore wind capacity connected to the grid last year in all of Europe. Due to the three-fold increase of capacity fed into the grid within only one year, Germany with a total capacity of 3,295.3 MW and a market share of 30% in Europe has advanced to the second position in the offshore wind market behind the United Kingdom (5,061 MW) – not only in Europe (see Fig. 1), but also world-wide. The reason for this extraordinary development within one year is the completion of five grid connection systems with a total capacity of 3,730 MW in the German North Sea. Tab. 1 provides an overview. As a result of this, wind turbines in nine offshore wind farms (OWF) in the North Sea, 296 of which had already been installed completely in 2014, and 249 of which were installed in 2015, could start feeding electricity into the grid. Fig. 2 shows the geographic distribution of offshore wind farms commissioned in 2015 over the North Sea area. Also shown here is OWF Riffgat which had its capacity increased by 5.4 MW, and those projects that were under construction at the end of 2015 (in yellow). In OWF Amrumbank West the rated power of the eighty 3.6 MW turbines was increased by 5%, same as in OWF Riffgat, because sufficient grid connection capacity was available. In OWF Borkum Riffgrund 1, 78 Siemens SWT-3.6-120 turbines with 4 MW rated power have started operations. In the Baltic Sea the OWF EnBW Baltic 2 with a total capacity of 288 MW was commissioned and connected to the grid in 2015. Installation Work at Sea In 2015, 290 wind turbines with a total capacity of 1,189 MW were erected off the German coast. Tab. 2 gives an overview of the installation work at sea. In last year’s offshore projects exclusively Siemens wind turbines were erected: 249 Siemens SWT-3.6-120 and 41 (of 97 in total) Siemens SWT-6.0-154 in OWF Gode Wind 1 and 2. Additionally, 63 of 72 monopile foundations were installed in the OWF Sandbank and the first three monopiles in OWF Nordsee One. In the Baltic Sea there has been no construction work for the installation of new offshore wind farms in the past year. Fig. 3 illustrates the expansion of offshore wind energy in Germany and shows that the gap between the installed capacity and the grid connected capacity could be distinctly reduced in the past year. As of 31.12.2015, 833 WT with a total capacity of 3,541.3 MW had been erected, of which 792 WT with a capacity of 3,295.3 MW are actually generating electricity. In OWF Gode Wind 1 and 2 all of the 97 monopile foundations and in Gode Wind 2 already 41 of 42 turbines have been installed at sea in 2015. The grid connection DolWin 2 provided for the project, however, was not ready for operation by the end of 2015, although the converter platform DolWin beta with a total capacity of 916 MW, the world’s biggest converter platform according to TenneT, had been installed already in August 2015, 45 km north of Norderney. In February 2016 TenneT announced that the grid connection for OWF Gode Wind 2 had gone live. This part of the project with 42 Siemens SWT-6.0-154 now could start feeding electricity into the grid for the first time. Apart from Gode Wind 1 and 2, also the OWF Nordsee One will be connected to DolWin 2. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Start of construction for OWF Nordsee One was in December 2015, ahead of schedule, with the installation of the first three monopiles. For the offshore project Sandbank, 63 foundations had been installed at sea by 31.12.2015. In February 2016 the 72th monopile was installed and the construction work for installation of the foundations was completed. WE KNOW WIND Due Diligence & Asset Management Outlook for Offshore Wind Energy Development in 2016 For 2016 we can expect that the OWFs Gode Wind 1 (55 Siemens SWT-6.0.154), Sandbank (72 Siemens SWT-4.0-130) and Nordsee One (54 Senvion 6.2M126) will be completed and start feeding electricity into the grid. Furthermore the start of construction work for OWF Nordergründe (18 Senvion 6.2M126) and for OWF Veja Mate (67 Siemens SWT-6.0-154) in the German North Sea is scheduled for the first half of 2016. The OWF Nordergründe situated within the 12 mile zone of the North Sea is even expected to start operations in this year. In the Baltic Sea start of construction work for OWF Wikinger (70 Adwen AD 5-135 – formerly Areva Wind M5000) is planned for 2016. The start of construction for OWF Merkur Offshore (66 Alstom Haliade 1506MW) in the North Sea originally planned for 2016 is likely to be postponed because the financial close for the project could not be completed in the fall of 2015 as scheduled. Get the service package you need Project Mergers and Development Acquisitions Project Execution Life Time Extension Pre-Financing Inspections Wind Farm Performance Training Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Contact the experts at: Impressum | Content [email protected] / dewi.de DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Author Contact B. Neddermann DEWI, Wilhelmshaven DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines in the Installations Register for the year 2015 In order to take stock of the wind energy development in the year 2015, DEWI also evaluated the information about the commissioning of wind turbines (WT) onshore between January and December 2015 published by the Bundesnetzagentur (BNetzA) (Federal Network Agency) in the installations register [1]. Small wind turbines with a rated power of less than 100 kW were not included in the analysis. In case of differing information about the rated capacity of a wind turbine type in the installations register, a correction was made in order to obtain a harmonized data basis. Basically, the installations register which is based on the statutory obligation to register the approval and commissioning of new wind turbines, has greatly improved the data collection. It should be noted, however, that the data for repowering and decommissioning of old turbines have not always been covered completely. Especially the patchy recording of decommissioned wind turbines could present a problem because these data are crucial for identifying the net growth of onshore wind energy (gross additions minus decommissioning in MW) and therefore also for the further development of the feed-in tariff. The evaluation shows that for the year 2015, a total of 1,378 wind turbines with a total capacity of 3,757.33 MW were reported to the installations register as commissioned by 31.12.2015. The data available for 2015 allow for the first time a comparison between new installation (source: DEWI manufacturer survey) and commissioning (source: BNetzA Installations Register) of wind turbines in Germany for a full calendar year. In Tab. 1 the data on the regional distribution of the WT newly installed are contrasted with the data on the WT newly commissioned in the past year. It becomes clear that in the overall balance there is no significant difference between these figures. When comparing the current information about newly installed wind capacity onshore it should be taken into account that the turbines installed in 2015 sometimes are not connected to the grid until 2016. On the other hand there are projects where wind turbines were commissioned in 2015, although they had already been installed in the previous year. Based on the information reported to the installations register, Fig. 1 shows the TOP 10 of the wind turbine types newly commissioned in the past year, which together account for 77% of the market. Market leader Enercon is represented with five turbine types, Vestas with two types. In the installations register also the data for the approvals already granted (without commissioning) are documented. When evaluating the information registered until 31.12.2015, it should be taken into account that the obligation to register approvals applies to all wind turbines approved after 28.02.2015. According to an analysis of the data of the installations register carried out by Fachagentur Windenergie an Land (Onshore wind energy agency) in autumn 20151, 78% of the turbines were connected to the grid within one year after having been approved, with an established mean period of realization of ten months. On the basis of the approvals registered by 31.12.2015 (2.791 MW), we can estimate that a total of approx. 3,000 MW installed wind power capacity will be added in the year 2016. Fig. 2 shows how the approvals for new wind turbines registered until 31.12.2015 are distributed across the federal states. A differentiation is made according to turbines approved by 30.06.2015 and turbines for which an approval was granted DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany in the second half of 2015. For comparison, the new installations in the individual federal states in 2015 are also shown. The diagram shows that in Schleswig-Holstein, Brandenburg, North-Rhine Westphalia and Saxony-Anhalt a much lower growth is expected for 2016 than in 2015, whereas for Lower Saxony, Baden-Wurttemberg and Thuringia installation figures are estimated to increase more strongly than in the previous year. The diagram also illustrates that in Schleswig-Holstein, Bavaria, North-Rhine Westphalia and Hessen only comparatively few approvals were granted during the second half of 2015. This is probably due to regional constraints (especially the building freeze for wind turbines in Schleswig Holstein because of the necessary revision of the regional development plans and the introduction of stricter minimum distance rules in Bavaria). By contrast, the number of newly approved wind turbines in the period of 01.07.-31.12.2015 increased significantly in Lower Saxony, Baden-Wurttemberg, Thuringia and Saxony. The overview in Tab. 2 shows for which types of wind turbine the approvals reported to the installations register were granted. The TOP 10 WT types by Enercon, Vestas, Nordex, General Electric (GE) and Senvion represent 84% of all 988 approvals reported to the installations register until 31.12.2015. The greatest demand is for Nordex N117/2400, Enercon E-115 and E-101 as well as Vestas V1123.3 MW. Tab. 2 also shows the regional distribution of the WT types for which approvals were obtained. Turbines with a very low specific capacity (ratio between capacity and rotor size in W/m²) of less than 250 W/m² (Nordex N117/2400, GE 2.75-120 and GE 2.5-120) are much in demand for sites in Southern Germany, whereas WT types with a specific capacity of more than 350 W/m² (e.g. Enercon E-92 / E-101 / E-82) are preferred in the North. Celebrating 25 Years of DEWI References DEWI/UL News Impressum | [1] Content Bundesnetzagentur, Anlagenregister - Stand 29.02.2016 DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Author Contact N. Allnoch Internationales Wirtschaftsforum Regenerative Energien (IWR), Münster External Article DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content Power Generation from Renewable Energies in Germany Electricity generation from renewable energy sources continued to be on a growth course in the year 2015. According to a preliminary prognosis by IWR (International Economic Platform for Renewable Energies) the electricity generation from wind, solar, hydro power, biomass and geothermal energy will exceed for the first time the 190 billion kWh mark (2014: 161.4 billion kWh, Fig. 1 and Tab. 1 ). The share of electricity generated from renewable energies increased in 2015 to nearly 33 per cent of gross electricity consumption (2014: 27.4 per cent). The main driving factor for the growth in 2015 has been wind energy. Due to a good wind year as well as increased installations onshore and offshore, wind power generation was able to rise by about 50 per cent to approx. 87 billion kWh (2014: 57.4 billion kWh). Offshore wind energy alone contributed approx. 8 bn kWh in 2015 (2014: 1.4 bn kWh). Assuming a good wind year, IWR expects wind power production to rise to almost 100 bn kWh in the year 2016, which means that the total production of power from renewables in Germany could exceed the 200 bn kWh mark for the first time. How Solar Power and Wind Energy can Reduce the Demand for Conventional Power Plant Capacity Figuratively speaking, the daily course of demand for power describes a bellshaped curve, more or less distinct depending on the season. Starting at the lower night-time level, the demand for power is rising until reaching the peak at midday. To cover this additional demand, in the past more and more conventional power plants, such as coal or gas-fired power plants, were added hourly until midday, and then gradually turned off again during the afternoon due to the decrease in the demand for electricity. Today, the additional power plant out- put can largely be covered with the aid of solar power and wind energy plants. Due to the sunnier weather, the contribution of solar power generation prevails during the summer months, whereas in winter because of the more frequent cyclonic weather conditions, wind energy use contributes a greater share to renewable power production. In Summer, Solar Energy Covers the Major Part of the Demand for Power During the Day During the sunny months (Fig. 2) of summer, solar energy (yellow bars) has shown itself to be especially reliable, since the solar energy rises and falls parallel to the daily course of demand for power in Germany. And not just when the sun is shining brightly. Even on cloudy days, the contribution of solar energy to the peak load at midday reaches an output of 10,000 MW and more, while on sunny days up to well above 20,000 MW can be reached. The need for conventional power plants (grey bars) falls noticeably due to the use of renewable energy. The diagram below shows the average daily course of power demand in May 2015. At midday more than 40 per cent of the total power plant capacity needed were covered by solar power and wind energy onshore and offshore (yellow and blue bars). Wind Energy Reliable Supplier of Power During the Wind Months In contrast to the summer months, in winter (Fig. 3) the power production of wind energy onshore and offshore (blue bars) is the major renewable energy source. This is because of the frequent low pressure areas passing through with DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | MOVING ENERGY FORWARD distinctly higher wind speeds than in summer. Other than the solar energy, wind power generation does not have a typical diurnal variation. However, in combination with the solar power capacity available also during the winter months, wind energy makes a strong contribution to reducing the demand for additional conventional power plant capacity. With the planned further development of offshore wind energy in the German North Sea and Baltic Sea, power generation from renewable sources in Germany will continue to rise significantly, also because wind speeds at sea are considerably higher than in inland areas. It is quite realistic to expect approx. 4,000 full-load hours for offshore wind turbines. Taking a look at the other countries bordering the North Sea and their offshore development plans, it becomes obvious that the North Sea is developing into a new type of energy field: declining oil production and at the same time continuously rising wind power production in the coming years. Between 2030 and 2040 about 10 per cent of the total power consumption of the European Union could be covered by North Sea power. DISCOVER THE NEW SCIENCE OF SUSTAINABLE ENERGY From energy generation to distribution, management and usage, we are helping advance new sustainable sources and technologies, making energy cleaner, more reliable and more efficient. Through New Science, UL is working to mitigate sustainable energy risks and safeguard innovation. TRENDS. JOURNALS. INFOGRAPHICS. VIDEOS. UL.COM/NEWSCIENCE Content UL and the UL logo are trademarks of UL LLC © 2013 DEWI magazin | FEBRUARY 2016 DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content Celebrating 25 Years of DEWI On February 4, 2016, DEWI celebrated its 25th anniversary in the Atlantic Hotel Wilhelmshaven together with numerous guests and DEWI employees from German as well as from international branches. The anniversary of DEWI was an appropriate reason to glimpse into the future but also to review the past. During the celebration guests could remember DEWI’s milestones in development by taking a look at the time line that had been built up in the foyer of the hotel. Ursula Glaser, mayor of the city of Wilhelmshaven, where DEWI had been founded 25 years ago, addressed a few words to the guests. In her speech she talked about the beginnings of DEWI and its importance for the city of Wilhelmshaven. Stefan Wenzel, Minister for Environment, Energy and Climate Protection, as well as deputy prime minister, came as a representative of the federal state of Lower Saxony. He highlighted the relevance of DEWI’s research work for the further expansion of renewable energies. Furthermore, he spoke about Lower Saxony’s efforts to realize energy transition, about the future design of energy systems and about external conditions for the extension of renewable energies. A special look back at 3,000 years of wind energy was given by Prof. Dr. Andreas Reuter, Director of IWES Northwest Fraunhofer Institute for Wind Energy and Energy System Technology. He gave a very entertaining presentation which showed quite amazingly how DEWI’s managing director Jens Peter Molly has influenced the development of wind energy technology from its earliest beginnings. Four years ago, the former DEWI GmbH was privatized and became a part of the US-American corporation UL (Underwriters Laboratories). Jeff Smidt, Vice President and General Manager UL Energy and Power Technologies, and Gitte Schjøtz, Senior Vice President UL International Demko A/S, took a look back at this process. Both of them had directly been involved in the privatization process and stressed once more the high significance of DEWI for UL. Towards the end of the official part of the celebration, managing director Jens Peter Molly gave insights into the foundation of DEWI as well as a humoristic and ironic look back at 25 years of DEWI. During his speech he underlined how important DEWI’s employees are for the success of the company. Without them DEWI would not have been able to develop into a globally acting and highly respected company. A major part of the staff has been working for DEWI for many years and was honored for their commitment during the anniversary celebration. After a coffee break the less formal part of the program was initiated by an improv comedy show that soon had the audience laughing out loud. Afterwards the guests enjoyed a delicious buffet and had the opportunity for a nice exchange of thoughts that lasted deep into the night and that was accompanied by music and various games. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content DEWI magazin | FEBRUARY 2016 DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements What is the Impact of Offshore Wind Farms Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content DEWI/UL News DEWI-OCC Hands Over Certificate to Gamesa at EWEA DEWI-OCC, the accredited independent certification body of the UL/DEWI-group, has issued the type certification for G114-2.5 MW turbine of Gamesa, a global technology leader in wind energy. Hergen Bolte, head of DEWI-OCC, handed the certification in person to José Antonio Malumbres, Gamesa‘s Chief Technology Officer, during the EWEA 2015 trade fair, one of the sector‘s hallmark events that took place in Paris, France, between November, 17 and 20, 2015. DEWI presented services such as LiDAR measurement, wind farm life time extension and root cause analysis. DEWI at Enercon’s Opening Event in Costa Rica DEWI employee Jorge Melero, Renewable Energies Unit Manager for Mexico and Central America, gave a presentation about Technical Due Diligence Services at Enercon’s opening event in Costa Rica. “I was happy about the opportunity to speak at this wonderful event and to get involved in these still young markets”, says Melero. DEWI has been involved in Central American markets for three years, providing independent engineering services for wind and PV plants. Presentation of DEWI at Windenergietage 2015 DEWI was present at 24th Windenergietage from November 10 to 12, 2015. DEWI expert Jan Raabe, Project Manager in the Micrositing team, talked during the second day of the conference about the consistency of different long-term data in the context of energy yield assessment in Germany. “The differences within long-term standardization while applying various long term data is currently a widely discussed topic within the industry”, says Raabe. DEWI Holds Seminar in Madrid and Mexico City DEWI organized two seminars in October and November 2015 – with great success. The „Advanced Wind Energy“seminar in Madrid focused on risk mitigation through the different phases of the project (development, construction, operation, and end of life) while the seminar in Mexico addressed the topic “Optimization of Wind Farms”. DEWI-experts, who had been preparing the seminar, closed both seminars with a highly satisfactory result according to the feedback received from participants. These included representatives from developers, operators, manufacturers and engineering companies. This year DEWI will again offer seminars in Spain as well as in Latin America. DEWI Sponsors Ladies Soccer Team DEWI engaged in local community sports team: The global wind energy service provider sponsored the new jerseys of FC Zetel’s ladies soccer team. The team is happy to play with DEWI’s logo on their shirts. “We really appreciate DEWI’s support and hope to conclude our season successfully”, says Miriam Schwinn, Laboratory Technician at DEWI and goalkeeper in the FC Zetel team. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Kontakt zum Autor J. P. Molly DEWI, Wilhelmshaven DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis Editorial Am vierten Februar diesen Jahres feierte DEWI sein 25-jähriges Bestehen mit seinen Kunden, Wegbegleitern und Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in einer kurzweiligen Nachmittagsveranstaltung. Deutlich wurde noch einmal, welche unglaubliche Entwicklung die Windenergie in diesen 25 Jahren nahm, national wie international. Wie vielen anderen war es uns vergönnt, diese Entwicklung mit dem DEWI zu begleiten und mitzugestalten. Sicher haben auch die unzähligen DEWI-Beschäftigten, die von uns in die Windindustrie und zu den Projektentwicklern abwanderten, hierzu beigetragen. Auf der Geburtstagfeier sagte ich, dass ich zu Beginn meiner jetzt über 40-jährigen Tätigkeit für die Windenergie denjenigen für verrückt erklärt hätte, der für das Jahr 2015 über 430 GW weltweit installierter Windleistung prognostiziert hätte und das davon über 10% in Deutschland stehen würden. Für mich als Ingenieur ist das Größenwachstum der Windturbinen noch imposanter. Der Unterschied der damals angebotenen Windenergieanlagen mit wenigen Kilowatt Leistung und 10 bis 15 m Rotordurchmesser bis hin zu den heute realisierten 180 m Durchmesser und 8.000 kW zeigt den enormen Know-how-Gewinn, der sicherlich mit vielen Anstrengungen verbunden war, aber letztlich zu der heutigen großen Zuverlässigkeit der Windturbinen führte. Diese rasante Entwicklung ist in der Industriegeschichte einmalig und machte die Windenergie heute zu einem der preiswertesten Energieträger überhaupt. So wie Deutschland in der Entwicklung und Anwendung der Windenergie eine führende Position einnimmt, so kann es auch bei der Umsetzung der Energiewende als Beispiel für andere Länder vorangehen. Eine für die Wirtschaft lohnende Zielsetzung für die nächsten 25 Jahre. UL International DEWI, freut sich darauf, hierzu mit dem Wissen und der Erfahrung aus 25 Jahren beizutragen. Bei meinen Reisen ins Ausland fällt mir immer wieder auf, dass über den in Deutsch- land schon gemachte Fortschritt bei der Umsetzung der Energiewende wenig bekannt ist. Als kleinen Beitrag haben wir in diesem DEWI Magazin einen Artikel des IWR abgedruckt, der in einer monatlichen Übersicht den durchschnittlichen, stündlichen Leistungsbeitrag von Sonne und Wind im Deutschen Stromnetz wiedergibt (siehe Artikel Seite 54). Allein der Windbeitrag war mit 15% an der Stromversorgung beteiligt und das in einem Land, das wegen seines Windangebots nicht als prädestiniert für die Windenergienutzung angesehen werden kann. Ähnliches gilt für die Sonne mit einem Anteil von fast 6% an der deutschen Stromlieferung im Jahr 2015. Vielleicht kann unsere Veröffentlichung in den wind- und sonnenreichen Ländern zum Verständnis beitragen, dass auch ein Netz mit einem vor 30 Jahren undenkbar hohen Leistungsanteil von 21% dieser beiden volantilen Stromquellen stabil betrieben werden kann. Deutschland steht vor der Aufgabe, weit höhere Anteile im Versorgungsnetz sicher beherrschen zu müssen. Dies in einer kostenoptimalen Weise hinzubekommen ist eine große Herausforderung und verlangt das Zusammenspiel aller am Strommarkt beteiligten. Dies zu erreichen bedeutet einen grundlegenden Paradigmenwechsel in der Gestaltung der elektrischen Energieversorgung. Vor vielen Jahren gab es die Stromversorgungsmonopole, die ihr System aus Erzeugung, Transport und Verteilung des Stroms wirtschaftlich optimiert haben, um den größtmöglichen Profit für sich zu erlangen. Der Nachteil dieser Versorgungsform lag in der notwendigen staatlichen Kontrolle der Stromverkaufspreise, in anderen Worten, es gab keinen Wettbewerb. Mit dem Unbundling von Erzeugung, Netz und Vertrieb standen die Marktteilnehmer im Wettbewerb, aber sie optimierten nur noch das ihnen verbliebene Segment der Stromversorgung, mit dem Nachteil, dass niemand mehr für die Optimierung der Gesamtversorgung zuständig war. Soll die DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Energiewende erfolgreich sein, müssen neue Wege der Zuständigkeiten gefunden werden, damit die ihr obliegende Sicherheit der elektrischen Energieversorgung durch eine kostenoptimierte Anpassung der Energieerzeugung an den Verbrauch gewährleistet werden kann. Dies bedeutet, dass bestimmte Bestandteile des Energieerzeugungssystems, wie bspw. der Betrieb von Speichern oder der Einfluss auf die für das Versorgungssystem kostengünstigste Auslegung der Windturbinen, durch den verantwortlichen Netzbetreiber beeinflussbar sein sollten. D.h., nach dem „Unbundling“ ist wieder ein gewisses „Bundling“ sinnvoll und notwendig. Ich wünsche allen Kunden und Freunden des DEWI ein erfolgreiches Jahr 2016 mit Marktvoraussetzungen, die ein weiteres Wachstum und die Energiewende sicherstellen. Wir stehen zur Verfügung, um Ihnen mit unserem Know-how und unserer 25-jährigen Erfahrung dabei zu helfen. Wilhelmshaven, Februar 2016 Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI Jens Peter Molly Managing Director UL International GmbH WE KNOW WIND Course Program 2016 Latin America & Spain Location Brazil, São Paulo Argentina, Buenos Aires Chile, Santiago Peru, Lima Colombia, Bogotá Costa Rica, San José Mexico, Mexico City Spain, Madrid Days 14/15.04.2016 10/11.05.2016 12/13.05.2016 16/17.05.2016 26/27.09.2016 29/30.09.2016 04/05.10.2016 15/16.11.2016 All seminars will be conducted in Spanish except in Brazil, which will be in Portuguese. DEWI/UL News Contact the experts at: Impressum | Inhaltsverzeichnis [email protected] / dewi.de DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Kontakt zum Autor T. Neumann DEWI, Wilhelmshaven DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis Welchen Einfluss haben Offshore Windparks untereinander und auf das lokale Klima? Diese Frage untersuchen Wissenschaftler von fünf verschiedenen Instituten und Firmen in Deutschland in den nächsten drei Jahren gemeinsam im Rahmen des Forschungs-Projekts „WIPAFF (Windpark-Fernfeld)“, mit Förderung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Das Projekt Offshore-Windparks stellen für den Wind Hindernisse auf der relativ glatten Meeresoberfläche dar und durch die Windräder wird dem Wind Energie entzogen. Dadurch wird der Wind gebremst und die Verwirbelung von Luftmassen (Turbulenz) erhöht. Je nach Wetterlage (Windrichtung, Temperatur der Luft und Eigenschaften der Wasseroberfläche) erholt sich die Windgeschwindigkeit manchmal erst nach 10 bis zu 100 km hinter einem Windpark wieder auf ihren ursprünglichen Wert. Zudem ist es möglich, dass Luftmassen um große Windparks herum zur Seite oder nach oben abgelenkt werden. Das wird zu Beeinflussungen der Windparks untereinander führen und es kann auch nicht ausgeschlossen werden, dass es zu Veränderungen des lokalen Klimas kommt, bis hin zu Veränderungen der Temperatur-, Wolken- und Niederschlagsverteilung über der Nordsee und den angrenzenden Küstengebieten. In dem 3-jährigen Forschungsprojekt WIPAFF, das vor kurzem bewilligt wurde und bei dem jetzt die Unterzeichnung des Kooperationsabkommens erfolgt, wird der Nachlauf von Offshore-Windparks in der Nordsee mit einer Kombination von verschiedenen Methoden untersucht: Detaillierte Messungen des Windfeldes, der Wetterbedingungen und der Wellen auf der Meeresoberfläche vor und hinter Windparks mit verschiedenen Messgeräten auf Offshore-Plattformen, mit einem Forschungsflugzeug und durch die Auswertung von Satellitendaten • Modellierung des Windfeldes 10 – 100 km hinter großen Windparks mit numerischen Modellen unter Benutzung neuer Ansätze zur Modellierung der Windparks und unter Berücksichtigung des Seegangs • Verbesserung der Modelle zur Erhöhung der Planungssicherheit durch Bewertung der Modellergebnisse und Abgleich mit den Messungen. Mit dem großflächig erfolgten Ausbau der Offshore-Windenergie in der Deutschen Bucht der letzten Jahre ergibt sich nunmehr erstmalig die Möglichkeit, die großräumigen Effekte von Windparks, die in verschiedenen Modelle bereits vorhergesagt wurden, in der Realität zu untersuchen. Die neuartigen Ergebnisse werden genutzt, um den weiteren Ausbau der Windkraftnutzung in der Nordsee zu begleiten und Voraussetzungen für einen möglichst effizienten und umweltverträglichen Ausbau der Offshore-Windenergie zu schaffen. Das Team Das Projekt wird geleitet von Prof. Dr. Stefan Emeis vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-IFU) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) in Garmisch-Partenkirchen. Weitere Projektpartner sind das Institut für Flugführung der TU Braunschweig, die Eberhard-Karls-Universität Tübingen, das Institut für Küstenforschung am Helmholtz-Zentrum Geesthacht (Zentrum für Material- DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis und Küstenforschung GmbH) und das DEWI (UL International GmbH) in Wilhelmshaven. Die Partner haben teilweise bereits früher zu ähnlichen Fragestellungen zusammengearbeitet und verfügen über langjährige Erfahrungen für solche Forschungsaufgaben. Der Beitrag des DEWI zum Projekt Das DEWI betreibt seit 2003 auf der Offshore-Forschungsplattform FINO1 in der Nordsee kontinuierliche Messungen in dem für Windenergieanlagen interessanten Bereich der marinen Atmosphäre bis zu 250 m über der Meeresoberfläche. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen aber nicht nur die Messungen von FINO1 sowie auf den Plattformen FINO2 und FINO3 genutzt werden, sondern auch weitere Messpunkte in der Deutschen Bucht an strategisch wichtigen Punkten eingerichtet werden. Hierfür ist beispielsweise in Zusammenarbeit mit dem Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) die Nutzung von Feuerschiffen geplant. Durch dieses Messnetz sollen die weiträumig angelegten Flugmesskampagnen, Satellitenbeobachtungen und auch die Modellrechnungen messtechnisch validiert und optimiert werden. DEWI wird auch eigene Modellrechnungen durchführen mit dem Schwerpunkt, die Ergebnisse des Projektes für Industriemodelle nutzbar zu machen, um diese unmittelbar in das Dienstleistungsportfolio, z.B. im Bereich der Ermittlung von Energieerträgen für Windparks, einfließen zu lassen. Hierdurch wird es in Zukunft möglich sein, die weitreichenden Effekte der Windparks untereinander mit hoher Sicherheit in die Prognosen einfließen zu lassen. Das Projekt WIPAFF wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Kontakt zum Autor B. Neddermann DEWI, Wilhelmshaven DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis Windenergieerlass Niedersachsen Eine Betrachtung zu den Flächenpotenzialen und den Perspektiven für den weiteren Ausbau der Windenergie Hintergrund Mit Veröffentlichung im Niedersächsischen Ministerialblatt [1] ist seit 25. Februar 2016 in Niedersachsen erstmals ein Windenergieerlass in Kraft. Das Niedersächsische Ministerium für Umwelt, Energie und Klimaschutz hat gemeinsam mit Wirtschaftsministerium, Landwirtschaftsministerium (zuständig für Raumordnung und Landesplanung) sowie Sozialministerium (zuständig für Städtebau und Bauleitpläne) und Innenministerium (oberste Kommunalaufsichtsbehörde) den Windenergieerlass erarbeitet. Mit der Beschlussfassung der Niedersächsischen Landesregierung vom 15.12.2015 fand ein rund zweijähriger offener und transparenter Dialog- und Arbeitsprozess mit Beteiligung von Verbänden und anderen externen Akteuren seinen Abschluss. Mit dem Windenergieerlass sollen die kommunalen Planungsträger dabei unterstützt werden, den erforderlichen Ausbau der Windenergienutzung umweltverträglich, sozialverträglich und wirtschaftlich zu gestalten. Erklärtes Ziel der Landesregierung ist, bis 2050 in Niedersachsen mindestens 20 Gigawatt Windenergieleistung an Land zu errichten. Hierzu ist ein Flächenbedarf von mind. 1,4% der Landesfläche erforderlich. In einer Anlage zum Windenergieerlass sind die vom Niedersächsischen Ministerium für Umwelt, Energie und Klimaschutz ermittelten Windenergie-Flächenpotenziale für Niedersachsen und für die einzelnen Regionalplanungsräume dargestellt. Ergänzend wird in einer tabellarischen Übersicht zum regionalisierten Flächenansatz aufgezeigt, wie die regionale Verteilung der Windenergie bei Inanspruchnahme von 1,4 % der Landesfläche und gleichmäßiger Nutzung der Flächenpotenziale in den Regionalplanungsräumen aussieht. In diesem Beitrag erfolgt eine Betrachtung zu den Perspektiven für den weiteren Ausbau der Windenergie in Niedersachsen, wenn sich die derzeitige regionale Verteilung der Windenergienutzung durch eine Nutzung entsprechend der in der Anlage zum Windenergieerlass für 2050 dargestellten Flächenpotenziale verändert. Aktueller Stand der Windenergienutzung in Niedersachsen Niedersachsen ist mit großem Abstand das Windenergieland Nr. 1 in Deutschland. Ende 2015 waren 5.784 Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 8.586 MW installiert, so dass das zweitgrößte Bundesland (13,3% Flächenanteil in Deutschland) 19 % der bundesweit installierten Windenergieleistung erreicht. Abb. 1 zeigt die Entwicklung des Windenergieausbaus in Niedersachsen seit 1993. Wie die Grafik verdeutlicht, gab es bereits in den 1990er-Jahren eine sehr dynamische Ausbauentwicklung, so dass schon 2003 die Marke von 3.000 MW Windenergieleistung überschritten wurde – ein Wert, den bis heute nur wenige Bundesländer erreicht haben. Darüber hinaus veranschaulicht Abb. 1, dass das Repowering seit 2012 einen wichtigen Anteil an der Neuinstallation in Niedersachsen hat. Nach Angaben des für Raumordnung zuständigen Referats im Niedersächsischen Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz werden derzeit etwa 1,1% der Landesfläche für die Windenergie genutzt. Abb. 2 (installierte Leistung) und Abb. 3 (flächenbezogene Darstellung) zeigen die regionale Verteilung der Windenergienutzung in den niedersächsischen Landkreisen (Stand Juli 2014). DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Windenergienutzung 2050 bei gleichmäßiger Nutzung der regionalen Flächenpotenziale Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis Das Niedersächsische Ministerium für Umwelt, Energie und Klimaschutz hat mit Hilfe eines Geoinformationssystems die Flächenpotenziale zur Windenergienutzung für Niedersachsen und für die einzelnen Regionalplanungsräume ermittelt. Nach Abzug der sog. „harten Tabuzonen“ (Ausschlusskriterien für die Windenergienutzung) sowie sämtlicher Fauna-Flora-Habitat (FFH)- und Vogelsschutz-Gebiete, Waldflächen und auch Industrie- und Gewerbegebietsflächen wurde eine landesweite Potenzialfläche von insgesamt max. 19,1 % der Landesfläche ermittelt. Dabei ist zu beachten, dass die Potenzialflächen regionalspezifisch unterschiedlich und nicht gleichmäßig über alle Regionalplanungsräume verteilt sind. Für die Realisierung des Landesziels, bis 2050 Windenergieanlagen (WEA) mit einer Gesamtleistung von 20 Gigawatt zu installieren, wird von einem Flächenbedarf von mind. 1,4% der Landesfläche ausgegangen. Dieser Flächenbedarf würde erreicht, wenn die Träger der Regionalplanung und Gemeinden mindestens 7,35 % ihrer jeweiligen Potenzialfläche als Vorranggebiete für die Windenergienutzung ausweisen. In der Anlage zum Windenergieerlass wird deshalb in einer tabellarischen Übersicht für alle Regionalplanungsräume (Landkreise, kreisfreie Städte und Zweckverbandsgebiete) dargestellt, in welchem Umfang Flächen für die Windenergienutzung auszuweisen sind, um das Landesziel bei einer gleichmäßigen Nutzung der regionalen Flächenpotenziale zu erreichen. Es ist in diesem Zusammenhang deutlich darauf hinzuweisen, dass es sich bei den Flächenangaben um Orientierungswerte und nicht um verbindliche Vorgaben für die Regionale Raumordnungs- bzw. Bauleitplanung handelt. Denn die Landesregierung verzichtet vorerst darauf, Vorgaben zur Umsetzung des Ausbauziels als verbindliches Planungsziel festzulegen. Die Karten in Abb. 4 und Abb. 5 veranschaulichen die regionale Verteilung der Windenergienutzung für das Szenario im Jahr 2050, wenn 1,4% der Landesfläche von Niedersachsen für die Windenergienutzung bei einer gleichmäßigen Nutzung der regionalen Flächenpotenziale gemäß dem o.g. Ansatz genutzt wird. Der Vergleich mit der derzeitigen Situation (siehe Abb. 2 und Abb. 3) zeigt sehr deutlich die Verlagerung der regionalen Verteilung der Windenergienutzung vom Nordwesten in die östlichen und südlichen Landesteile. Als Hintergrund ist zu sehen, dass sich die Windenergienutzung derzeit sehr stark auf die windreichen Küstenregionen (insb. in Ostfriesland) konzentriert. Die Binnenlandregionen mit vergleichsweise mäßigen Windbedingungen werden dagegen bisher nur wenig genutzt. Mit Blick auf die Perspektiven für die weitere Ausbauentwicklung ist zu berücksichtigen, dass die sehr günstigen Windverhältnisse in den Küstenregionen auch in Zukunft einen wichtigen Einfluss haben werden. Deshalb ist zu erwarten, dass das regional vorhandene Flächenpotenzial hier stärker ausgeschöpft wird als mit der dargestellten „Mindest“-Nutzung von 7,35%. Für die Binnenlandregionen ist die Erschließung von 7,35% des ermittelten Flächenpotenzials dagegen ein durchaus ambitioniertes Ziel, das einen deutlichen Zuwachs gegenüber der bisherigen Nutzung der Windenergie in der Region erfordert. Ein wichtiges Kriterium für den regionalen Ausbau wird sein, ob die bisher genutzten Windenergiestandorte die Voraussetzungen erfüllen, die für die Ermittlung des Flächenpotenzials zugrunde gelegt wurden. Nach Angaben des Umweltministeriums sind heute z.B. 25% der niedersächsischen Anlagen in einem Abstand von weniger als 400 m zu Wohngebäuden in Betrieb. Diese Standorte entfallen mittelfristig, da ein Repowering der Anlagen nach Ende der Betriebsdauer ausgeschlossen ist. Darüber hinaus befinden sich zahlreiche WEA aus naturschutzrechtlicher Sicht innerhalb der „harten Tabuzonen“ und damit ebenfalls außerhalb der nutzbaren Potenzialflächen. In diesem Zusammenhang ist von Bedeutung, dass gerade in den küstennahen Regionen ein hoher Anteil an Altanlagen besteht, die heute nicht mehr genehmigungsfähig sind. Andererseits ist davon auszugehen, dass die Ausbauent- DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA wicklung in den Küstenregionen entscheidend durch das Repowering (an genehmigungsfähigen Standorten) bestimmt wird. Denn es ist nicht zu erwarten, dass in diesen windgünstigen Gebieten zusätzliche, bisher noch nicht genutzte Standorte verfügbar sein werden. Fazit Die Landesregierung geht davon aus, dass ein Flächenbedarf von 1,4 % der Landesfläche für die Windenergie erforderlich ist, um das im neuen Windenergieerlass formulierte Landesziel von 20 Gigawatt Windenergieleistung bis 2050 in Niedersachsen zu erreichen. Unter der Annahme, dass der gesamte WEA-Bestand dann eine mittlere Leistung von 4 MW hat, lässt sich das Ausbauziel sogar mit einer geringeren Anlagenzahl als heute erreichen. Allerdings werden sich diese Anlagen hinsichtlich Gesamthöhe und Rotorgröße deutlich von dem derzeitigen WEA-Bestand mit einem hohen Anteil an Altanlagen unterscheiden. Die vorliegende Betrachtung zu den Perspektiven der Ausbauentwicklung in Niedersachsen zeigt, dass eine Verlagerung der regionalen Verteilung der Windenergienutzung in Niedersachsen vom Nordwesten in die östlichen und südlichen Landesteile zu erwarten ist. Dies gilt auch unter Berücksichtigung der Erwartung, dass die für die Windenergie verfügbaren Flächenpotenziale im Küstenbereich weiterhin stärker genutzt werden als in den Binnenlandregionen. Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI Reference DEWI/UL News [1] Planung und Genehmigung von Windenergieanlagen an Land (Windenergieerlass); Niedersächsisches Ministerialblatt Nr. 7/2016, S. 190 Impressum | Inhaltsverzeichnis DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Kontakt Author zum Contact Autor C. Ender DEWI, Wilhelmshaven DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis Windenergienutzung in Deutschland Stand 31.12.2015 Im Vergleich zum Jahr 2014 war der Ausbau der Windenergie im vergangenen Jahr noch stärker durch den Markt in China geprägt. Nahezu die Hälfte (30,5 GW) der neuen Leistung wurde dort installiert [1]. Auch in den USA wurden wieder mehr Anlagen errichtet als im Vorjahr (+ 18%). In den anderen Ländern der Top 10 war dies fast gleich oder geringer. Insgesamt kamen weltweit 61,9 GW hinzu und so stieg die Gesamtleistung auf 432,5 GW, wobei sich jetzt 1/3 davon in China befinden (Tab. 1). Wie zu erwarten war, sind die Errichtungen auf dem deutschen Markt an Land gegenüber 2014 geringer ausgefallen. Hauptsächlich lag dies am Rückgang im Bereich des Repowerings, hier war der Ausbau um 60 % geringer als noch in 2014. Bei den reinen Neuerrichtungen liegt der Wert auf dem gleichen Niveau wie im Vorjahr. Insgesamt wurden an Land brutto 1.354 Windenergieanlagen (WEA) mit 3.699,9 MW neu errichtet1, dies sind 23 Prozent weniger als im Vorjahr. Im Rahmen eines Repowerings wurden 317 WEA mit 278 MW abgebaut und durch 268 Anlagen mit 735 MW ersetzt, somit liegt der Anteil bei rund 20 % (in 2014: ca. 38 %). Der „Nettozuwachs“ der Windenergie an Land, der entscheidend für den Zielkorridor der Bundesregierung ist, beläuft sich somit auf 3.422 MW, was wieder über dem festgelegten Wert von 2.400 - 2.600 MW liegt. Auf Basis des Anlagenregisters [2] gingen 2015 insgesamt 1.378 WEA mit 3.757 MW in Betrieb und speisen Strom in Netz ein. Auf See ging eine Vielzahl von Windparks neu ans Netz, so dass Deutschland weltweit auf Platz 2 vorgerückt ist. Im Jahr 2015 wurden 290 Offshore-WEA mit einer Gesamtleistung von 1.189 MW neu errichtet, 545 WEA mit 2.279 MW konnten erstmals Strom ins Netz einspeisen. Insgesamt waren zum Stichtag 31.12.2015 in Deutschland (onund offshore) 26.651 Wind ener gieanlagen mit einer Gesamtleistung von 45.062 MW errichtet. Eine Übersicht über das Ergebnis des Jahres 2015 gibt die Abb. 1, wo u.a. die Neuinstallationen, das Repowering und der Bereich Offshore dargestellt sind. Die Abb. 2 zeigt den Ausbau der Windenergie in Deutschland in den letzten Jahren und enthält neben den jährlichen Errichtungen auch die kumulierten Werte sowie die im betrachteten Jahr noch nicht ans Netz angeschlossene Offshoreleistung. Regionale Verteilung der Windenergienutzung Bei der Betrachtung der Neuerrichtungen je Bundesland fällt auf, dass Schleswig-Holstein diesmal mit 853 MW deutlich vor Nordrhein-Westfalen (420 MW) liegt (Tab. 2). Es folgen Niedersachsen (414 MW), Brandenburg (395 MW) und Bayern (373 MW). Kumulativ gesehen führt weiterhin Niedersachsen mit 8.586 MW, gefolgt von Brandenburg (5.876 MW) und Schleswig-Holstein (5.800 MW). Weitere Gesamtzahlen sind in Abb. 3 zu finden, wo zum einen grafisch die Gesamtleistung zum 31.12.2014 (blau) und zum anderen die Neuerrichtungen zum 31.12.2015 (orange) dargestellt sind. Die Zahlenangaben beziehen sich auf die gesamte installierte Leistung zum Stichtag. Einen genauen Überblick zur Veränderung bei den Neuaufstellungen in 2015 gegenüber dem Vorjahr gibt die Tab. 3. Hier lag die prozentual größte Veränderung in Baden-Württemberg, wo sich die Aufstellung von 21 MW im Jahr 2014 auf 144 MW in 2015 gesteigert hat. Auf Basis der gemeldeten PLZ/Ortsangaben der Hersteller wurden die installierte Leistung und die Anzahl der Anlagen auf der Ebene der Landkreise/ 1 Die Angaben basieren auf Herstellerangaben, BNetzA Anlagenregister und eigenen Recherchen. Die Erhebung wurde im Januar 2016 durchgeführt. Die gemeldeten WEA sind errichtet, müssen aber noch nicht ans Netz angeschlossen sein. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis Kreisfreien Städte zusammengefasst. Tab. 4 gibt eine Übersicht je Bundesland mit den jeweiligen Top 3 sowie eine Angabe zu den restlichen Landkreisen. Der größte Zuwachs erfolgte in Landkreisen Schleswig-Holsteins, und zwar in den Landkreisen Nordfriesland mit 262 MW, Dithmarschen (250 MW) und Schleswig-Flensburg (173 MW), gefolgt vom Landkreis Stendal (Sachsen-Anhalt) mit 169 MW (TOP 10 in Tab. 5). Dabei ist aber zu beachten, dass sich viele Landkreise im Osten Deutschlands über sehr große Regionen erstrecken und dementsprechend größere Flächen als in den westdeutschen Bundesländern umfassen. Insgesamt gab es Neuaufstellungen in 154 Landkreisen, wobei in 82 Landkreisen (53 %) nur 1 bis 5 Anlagen errichtet wurden (Abb. 4). Analyse der Entwicklung in den DIBT Windzonen Eine Unterscheidung nach Küsten-/Binnenländern auf Basis der Bundesländer ist bei einigen Bundesländern sehr ungenau, da sie sowohl über Küstenstandorte als auch über verschiedene Binnenstandorte verfügen (z. B. Niedersachsen). Aus diesem Grund wurde eine differenziertere Auswertung der Errichtungsdaten entsprechend der Klassifizierung nach den Windzonen der DIBt-Richtlinie für Windenergieanlagen [3] durchgeführt. Abb. 5 zeigt die regionale Verteilung der Windzonen, die von Schwachwindstandorten (Wind zone 1) bis zu windgünstigen Küstenstandorten (Windzone 4) reicht. In Tab. 6 ist das Ergebnis der Zuordnung für die im Jahr 2015 neu errichteten WEA dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Nabenhöhe entsprechend der Windbedingungen von den Küstenzonen zu den Binnenlandzonen ansteigt und dass die spez. Leistung der eingesetzten WEA abnimmt. Darüber hinaus ist zu sehen, dass die wenigsten Anlagen in der Zone 3 errichtet wurden und die meisten in der Zone 2. Abb. 6 und Abb. 7 zeigen den zeitlichen Verlauf der Entwicklung in den einzelnen Windzonen, zum einen die Anzahl der errichteten WEA und die spezif. inst. Leistung (W/m²) zum anderen. In Abb. 7 wird deutlich, dass die spezif. inst. Leistung in allen Windzonen von Jahr zu Jahr immer weiter abnimmt. Repowering erreicht einen Anteil von 20% an der neu installierten Windenergieleistung Nach dem Wegfall des bis Ende 2014 gewährten Repowering-Bonus hat sich im Jahr 2015 gezeigt, dass sich das Repowering auch unabhängig von einer speziellen Förderung als wichtiges Segment für den Ausbau der Windenergie an Land etabliert hat. Nach den vorliegenden Informationen erreichte das Repowering im letzten Jahr einen Anteil von 20% der neu installierten Onshore-Windenergieleistung (734,56 MW von 3.699,9 MW, Tab. 2). Tab. 7 gibt einen Überblick zur Errichtung neuer Windenergieanlagen im Rahmen des Repowering in den Bundesländern in 2015 und 2014. Der Rückgang im Vergleich zum Rekordjahr 2014 (38 % Repowering-Anteil) ist darauf zurückzuführen, dass sich viele Betreiber noch in 2014 für den Rückbau der Altanlagen entschieden haben, um letztmalig von dem (handelbaren) Repowering-Bonus profitieren zu können. Dies zeigt insbesondere die Entwicklung in Rheinland-Pfalz, Hessen, Sachsen-Anhalt und Thüringen, wo das Repowering 2015 – anders als im Vorjahr – praktisch keine Rolle mehr für den regionalen Ausbau spielte. Die Analyse zeigt, dass das Repowering vermehrt im Rahmen von kommunalen Planungskonzepten umgesetzt wird, bei denen sich der Anlagentausch nicht auf einen einzelnen Windpark beschränkt. Als Beispiel sind das gleichzeitige Repowering mehrerer Windparks in einer Kommune bzw. Region in Lindewitt, Friedrichskoog, Wanderup und Friedrichsgabekoog (Schleswig-Holstein), in Wittmund (Niedersachsen), in Lichtenau, Schleiden, Ense (Nordrhein-Westfalen) und in Klettwitz/Kostebrau (Brandenburg) zu nennen. Abb. 8 zeigt den Anteil des Repowerings an den Neuaufstellungen in den jeweiligen Bundesländern. Die durchschnittliche Leistung der Repowering-Neuanlagen liegt bei rund 2,74 MW. Neben den reinen Neuerrichtungen ist vor allem interessant, welchen Netto-Leistungszuwachs dieses gebracht hat. Eine solche Betrachtung ist in Abb. 9 zu finden, wo von den Neuaufstellungen (dunkelblau) der Abbau (rot) abgezogen wurde. Der größte Leistungszuwachs (hellblau) war in 2015 in Schleswig-Holstein gefolgt von Brandenburg. Abb. 10 zeigt, DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial dass die für 2015 erfassten Repowering-Projekte hauptsächlich mit Anlagen der Hersteller Enercon, Senvion und Vestas realisiert wurden. Tab. 8 gibt einen Überblick zu den größten Repowering-Projekten in 2015. Abb. 11 / Abb. 12 Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Offshore Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis 2015 wurden insgesamt 290 WEA mit einer Gesamtleistung von 1.189 MW vor der deutschen Küste errichtet, davon 46 WEA mit 166 MW in der Ostsee. 545 WEA mit 2.279 MW konnten 2015 erstmals Strom ins Netz einspeisen – rund 54 % dieser Anlagen waren allerdings bereits im Vorjahr errichtet worden. Insgesamt waren zum Jahresende 2015 in Deutschland 833 Offshore-WEA mit 3.541 MW vollständig errichtet, wovon 789 WEA mit 3.283 MW Strom einspeisten. Eine detaillierte Übersicht zum Stand des Offhore-Windergieausbaus gibt der folgende Artikel. Der potenzielle Jahresenergieertrag Im Jahr 2015 wurden lt. vorläufigen Zahlen des BDEW insgesamt rund 77,9 TWh (Onshore) sowie 8,1 TWh (Offshore) aus Wind erzeugt [4]. Die Zahlen beruhen auf den Jahresmeldungen der Verteilnetzbetreiber (vorläufige Zahlen und Schätzungen) und es dauert mitunter einige Monate, bis das endgültige Ergebnis vorliegt. Um einen Anhaltspunkt zu bekommen, was die Windenergie zu leisten vermag, erfolgt eine Abschätzung des potenziellen Jahresenergieertrags bei einem 100%-Windjahr. Diese beruht auf den mittleren Ausnutzungsgraden, die unter Verwendung des Windindex IWET V11 [5] für WEA verschiedener Leis tungs klas sen je Bundesland ermittelt wurden (Mittel wert der Ausnutzungsgrade der Jahre 2003 bis 2012). Weiterhin wird in dieser Abschätzung angenommen, dass alle zum Jahresende gemeldeten WEA einen vollen Jahresenergieertrag beisteuern, d.h. Stillstandszeiten aufgrund von Wartung, Reparatur, Netzüberlastung etc. werden nicht berücksichtigt. Wie hoch der Anteil der Windenergie am Nettostromverbrauch [6] sein könnte, zeigt die Abb. 13, wo die Anteile des rechnerisch ermittelten potentiellen Jahresenergieertrages aufgetragen sind. Markttendenzen bei der Anlagengröße Von Jahr zu Jahr werden immer mehr Anlagen mit einem Rotordurchmesser von 90 m und größer in Deutschland errichtet (Abb. 14 und Abb. 15), im Jahr 2015 lag der Anteil bezogen auf die Anlagenanzahl bei rund 86 %. Die deutlichste Steigerung gegenüber dem Vorjahr liegt bei den Anlagen mit 100 m Rotordurchmesser und größer. Deren Anteil stieg von ca. 64 % auf 75 %. Die durchschnittlich installierte Leistung an Land stieg im vergangenen Jahr nur minimal auf 2,73 MW ( Abb. 16), wobei der Anteil der Anlagen mit einer Leistung von über 3 MW von rund 49 % auf 53 % zunahm ( Abb. 17 Mitte). Die durchschnittliche installierte Leistung der Offshore-WEA lag bei 4,1 MW. Neben der installierten Leistung und dem Rotordurchmesser ist die Nabenhöhe ein weiteres wichtiges Kriterium. Der Anteil der errichteten Anlagen mit einer Nabenhöhe von über 100 m hat deutlich zugenommen, so dass mittlerweile 61 % der WEA eine Nabenhöhe von 121-150 m haben ( Abb. 18 links). Die Abb. 18 (rechts) zeigt den Anteil der Gesamthöhen je Bundesland für die in 2015 errichteten Anlagen, unterteilt in 3 Höhenklassen auf Basis der Bes timm ungen zur Kennzeichth nung von Luftfahrthindernissen. SAVE THE DATE 2017 17 / 18 October 2017 Bremen, Germany 13 GERMAN WIND ENERGY CONFERENCE www.dewek.de DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Marktanteile der Anbieter Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI | Die Reihenfolge bei den Marktanteilen der WEA-Hersteller in Deutschland ist im Onshore-Bereich nahezu gleich geblieben (Abb. 19 Mitte), wobei Senvion, Nordex und GE Zuwächse verzeichnen konnten. Zusätzlich werden die Offshore-Marktanteile (100 % Siemens in 2015) sowie für beide Bereiche zusammen dargestellt. Diese Darstellung berücksichtigt die Tatsache, dass nicht jeder Hersteller in beiden Segmenten aktiv ist und Offshore einen nennenswerten Anteil hat. Die Basis für diese Betrachtung sind die 2015 neu errichteten WEA, wobei ein Teil noch nicht ans Netz angeschlossen ist. Die Marktanteile auf Basis der an Land in Betrieb genommenen Anlagen ist nahezu identisch mit denen in Abb. 19, daher wird hier auf eine Darstellung dieser verzichtet. Neben den Marktanteilen je MW für Deutschland ist es auch interessant, wie es an Land in den einzelnen Leistungsklassen bzgl. der errichteten Anlagen aussieht. Dieses zeigt Abb. 20 und hier ist interessant, dass Enercon in drei Klassen aktiv ist und dort einen nennenswerten Anteil hat. Im Bereich von 2,5 bis 2,9 MW ist GE der Hersteller, der diese Klasse für sich entschieden hat. Im Bereich der Klasse ab 3,5 MW hat nur e.n.o Energy an Land Anlagen dieser Klasse errichtet, in der Klasse unter 2 MW nur Enercon. Referenzen: [1] www.gwec.net/global-figures/graphs/ (January 2016) [2] Bundesnetzagentur, Anlagenregister - Stand 29.02.2016 [3] Richtlinie für Windenergieanlagen, Fassung Oktober 2012; Hrsg.: Deutsches Institut für Bautechnik, Berlin [4]www.enwipo.de/2015/12/21/2015-erneuerbare-erzeugen-30-strom/ [5] Ingenieurwerkstatt Energietechnik (Rade) (Hrsg.): Monatsinfo: Betriebsvergleich umweltbewusster Energienutzer 2003-2012. DEWI/UL News Impressum Enercon E-101 Photo/Bild: Bernd Neddermann [6] Nettostromverbrauch 2014 lt. BDEW, Bundesländer wurden hochgerechnet Inhaltsverzeichnis Vestas V-112 3.3 MW Photo/Bild: Bernd Neddermann DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Kontakt zum Autor B. Neddermann DEWI, Wilhelmshaven DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Vor der deutschen Küste sind 2015 insgesamt 545 Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 2.279,2 MW in Betrieb gegangen. Damit erreichte Deutschland einen bemerkenswerten Anteil von gut 75% an der europaweit im letzten Jahr neu ans Netz angeschlossenen Offshore-Windenergieleistung. Durch die Verdreifachung der ins Netz einspeisenden Leistung innerhalb nur eines Jahres ist Deutschland mit einer Gesamtkapazität von 3.295,3 MW und 30%-Marktanteil in Europa hinter Großbritannien (5.061 MW) auf Platz 2 im Offshore-Windenergiemarkt vorgerückt – nicht nur in Europa (siehe Abb. 1) sondern auch weltweit. Als Grund für diese beispiellose Entwicklung ist die Fertigstellung von gleich fünf Netzanbindungssystemen mit einer Gesamtkapazität von 3.730 MW in der deutschen Nordsee zu sehen. Tab. 1 gibt hierzu einen Überblick. In neun Offshore-Windparks (OWP) in der Nordsee konnten deshalb 296 WEA, die bereits 2014 vollständig errichtet waren und 249 WEA, die 2015 auf See installiert wurden, erstmals Strom einspeisen. Abb. 2 zeigt die regionale Verteilung der Offshore-Windparks in der Nordsee, die 2015 neu in Betrieb genommen wurden. Dargestellt ist auch der OWP Riffgat, bei dem eine Leistungserhöhung um insgesamt 5,4 MW erfolgte und die Projekte (in gelb), die Ende 2015 in Bau waren. Beim OWP Amrumbank West wurde die Nennleistung der achtzig 3,6 MW-Anlagen wie beim OWP Riffgat um 5% erhöht, weil hierfür eine entsprechende Netzanschlusskapazität verfügbar war. Im OWP Borkum Riffgrund 1 sind 78 Siemens SWT-3.6-120 mit jeweils 4 MW Nennleistung in Betrieb gegangen. In der Ostsee ging 2015 der OWP EnBW Baltic 2 mit einer Gesamtleistung von 288 MW neu ans Netz. Installationsarbeiten auf See In 2015 wurden 290 Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung 1.189 MW vor der deutschen Küste errichtet. Tab. 2 gibt einen Überblick zu den Installationsarbeiten auf See. Dabei wurden im vergangenen Jahr ausschließlich Windturbinen von Siemens errichtet: 249 Siemens SWT-3.6-120 und 41 (von insgesamt 97) Siemens SWT-6.0-154 im OWP Gode Wind 1+2. Darüber hinaus erfolgte die Installation von 63 der 72 Monopile-Fundamente im OWP Sandbank und der drei ersten Monopiles im OWP Nordsee One. In der Ostsee gab es im letzten Jahr keine Baumaßnahmen zur Errichtung neuer Offshore-Windparks. Abb. 3 veranschaulicht die Ausbauentwicklung der Offshore-Windenergie in Deutschland und zeigt, dass die Kluft zwischen der installierten Leistung und der ins Netz einspeisenden Leistung im letzten Jahr deutlich verringert werden konnte. Mit Stand vom 31.12.2015 waren 833 WEA mit einer Gesamtleistung von 3.541,3 MW errichtet, davon erzeugten 792 WEA mit einer Leistung von 3.295,3 MW Strom. Im OWP Gode Wind 1+2 wurden 2015 sämtliche 97 Monopile-Fundamente und bei Gode Wind 2 auch bereits 41 von 42 WEA auf See installiert. Die für das Vorhaben vorgesehene Netzanbindung DolWin 2 war bis Ende 2015 noch nicht betriebsbereit, obwohl bereits im August 2015 die nach Angaben von Tennet weltweit stärkste Konverterplattform DolWin beta mit einer Gesamtkapazität von 916 MW ca. 45 km nördlich von Norderney in der Nordsee installiert wurde. Im Februar 2016 gab Tennet bekannt, dass die Netzanbindung für den OWP Gode Wind 2 unter Spannung gesetzt wurde. Damit konnte das Teilprojekt mit allen DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA 42 Siemens SWT-6.0-154 erstmals Strom ins Netz einspeisen. Neben Gode Wind 1+2 wird auch der OWP Nordsee One an DolWin 2 angeschlossen. Der Baubeginn für den OWP Nordsee One erfolgte im Dezember 2015 bereits früher als geplant mit der Installation der ersten drei Monopiles. Im OWP Sandbank wurden 63 Fundamente bis 31.12.2015 auf See installiert. Mit der Errichtung des 72. Monopile konnten die Arbeiten zur InstaIlation der Fundamente im Februar 2016 abgeschlossen werden. WE KNOW WIND Due Diligence & Asset Management Ausblick für den Offshore-Ausbau in Deutschland in 2016 Für 2016 ist zu erwarten, dass die OWP Gode Wind 1 (55 Siemens SWT6.0.154), Sandbank (72 Siemens SWT-4.0-130) und Nordsee One (54 Senvion 6.2M126) fertiggestellt und Strom ins Netz einspeisen werden. Darüber hinaus ist in der deutschen Nordsee im ersten Halbjahr 2016 der Baubeginn für den OWP Nordergründe (18 Senvion 6.2M126) und für den OWP Veja Mate (67 Siemens SWT-6.0-154) geplant. Der in der 12 Seemeilenzone der Nordsee gelegene OWP Nordergründe soll auch noch in diesem Jahr in Betrieb gehen. In der Ostsee ist für 2016 der Baubeginn für den OWP Wikinger (70 Adwen AD 5-135 – ehemals Areva Wind M5000) geplant. Der ursprünglich ebenfalls für 2016 geplante Baubeginn für den OWP Merkur Offshore (66 Alstom Haliade 150-6MW) in der Nordsee wird sich vermutlich verschieben, weil der Financial Close für das Vorhaben nicht wie vorgesehen im Herbst 2015 erfolgte. Get the service package you need Project Mergers and Development Acquisitions Project Execution Life Time Extension Pre-Financing Inspections Wind Farm Performance Training Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Contact the experts at: Impressum | Inhaltsverzeichnis [email protected] / dewi.de DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Kontakt zum Autor B. Neddermann DEWI, Wilhelmshaven DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA im Anlagenregister für das Jahr 2015 Für die Bilanz des Windenergieausbaus im Jahr 2015 hat DEWI auch die von der Bundesnetzagentur (BNetzA) im Anlagenregister veröffentlichten Daten zur Inbetriebnahme von Windenergieanlagen (WEA) an Land im Zeitraum Januar bis Dezember 2015 ausgewertet [1]. Kleinanlagen mit einer Nennleistung unter 100 kW wurden für die Analyse nicht berücksichtigt. Bei unterschiedlichen Angaben im Anlagenregister in Bezug auf die Leistung eines WEA-Typs erfolgte eine Korrektur, um eine einheitliche Datenbasis zu bekommen. Grundsätzlich ist festzuhalten, dass die Datenerfassung mit dem Anlagenregister auf Basis der gesetzlichen Meldepflicht für die Genehmigung und Inbetriebnahme neuer WEA erheblich verbessert wurde. Allerdings ist zu beachten, dass die Angaben zum Repowering und zur Stilllegung von Altanlagen im Anlagenregister teilweise nicht vollständig erfasst werden. Problematisch ist in diesem Zusammenhang insbesondere die lückenhafte Erfassung der stillgelegten WEA, weil diese Daten für die Ermittlung des Nettozubaus der Windenergie an Land (Bruttozubau minus Stilllegungen in MW) und damit für die weitere Entwicklung der Einspeisevergütung entscheidend sind. Die Auswertung zeigt, dass im Jahr 2015 die Inbetriebnahme von insgesamt 1.378 Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 3.757,33 MW bis 31.12.2015 im Anlagenregister gemeldet wurde. Die vorliegenden Daten für 2015 ermöglichen erstmals für ein vollständiges Kalenderjahr einen Vergleich zwischen der Neuinstallation (Quelle: DEWI-Herstellerbefragung) und der Inbetriebnahme (Quelle: BNetzA-Anlagenregister) von Windenergieanlagen in Deutschland. In Tab. 1 werden die Daten zur regionalen Verteilung der im vergangenen Jahr neu installierten und der neu in Betrieb genommenen WEA gegenübergestellt. Es wird deutlich, dass sich die Werte in der Gesamtbilanz nicht wesentlich unterschieden. Im Vergleich mit den aktuellen Daten zur Neuinstallation für die Windenergie an Land ist zu beachten, dass die 2015 neu errichteten Anlagen teilweise erst 2016 ans Netz angeschlossen werden konnten. Umgekehrt erfolgte bei einigen Projekten in 2015 die Inbetriebnahme von Anlagen, die bereits im Vorjahr installiert wurden. Auf Basis der im Anlagenregister gemeldeten Daten sind in Abb. 1 die TOP 10 der im vergangenen Jahr neu in Betrieb genommenen WEA dargestellt, die insgesamt 77 % des Marktes ausmachen. Marktführer Enercon ist dabei mit fünf Anlagentypen vertreten, Vestas mit zwei WEA-Typen. Im Anlagenregister sind auch die Angaben zu den bereits erteilten Genehmigungen (ohne Inbetriebnahme) dokumentiert. Bei der Bewertung der bis 31.12.2015 vorliegenden Meldungen ist zu beachten, dass die Meldepflicht für Genehmigungen für alle Windenergieanlagen gilt, die nach dem 28.02.2015 erteilt wurden. Nach einer Analyse der Anlagenregisterdaten der Fachagentur Windenergie an Land vom Herbst 20151 gingen 78% der Anlagen innerhalb eines Jahres nach Erteilung der Genehmigung ans Netz, als mittlere Realisierungsdauer wurde ein Zeitraum von zehn Monaten ermittelt. Damit lässt sich anhand der bis 31.12.2015 gemeldeten Genehmigungen (2.791 MW) eine Größenordnung von rund 3.000 MW als Zuwachs der Windenergie im Jahr 2016 abschätzen. Abb. 2 gibt einen Überblick zur regionalen Verteilung der bis 31.12.2015 gemeldeten Genehmigungen für neue WEA nach Bundesländern. Dabei erfolgt eine Dif1 Fachagentur Windenergie an Land: Analyse der Ausbausituation der Windenergie an Land - Herbst 2015; 11/2015 DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI Referenz DEWI/UL News Impressum | ferenzierung nach Anlagen, die bis 30.06.2015 genehmigt wurden und WEA, für die im zweiten Halbjahr 2015 eine Genehmigung erteilt wurde. Zum Vergleich ist auch die Neuinstallation in 2015 in den einzelnen Bundesländern angegeben. Die Darstellung zeigt, dass für 2016 in Schleswig-Holstein, Brandenburg, Nordrhein-Westfalen und Sachsen-Anhalt ein wesentlich geringerer Ausbau als in 2015 zu erwarten ist, während sich für Niedersachsen, Baden-Württemberg und Thüringen ein stärkerer Zuwachs als im Vorjahr abzeichnet. Die Darstellung verdeutlicht zudem, dass im zweiten Halbjahr 2015 in Schleswig-Holstein, Bayern, Nordrhein-Westfalen und Hessen nur relativ wenige neue Genehmigungen erteilt wurden. Als Grund sind hier aktuelle regionalspezifische Hemmnisse (v.a. der Baustopp für WEA in Schleswig-Holstein wegen der erforderlichen Überarbeitung der Regionalpläne und die Einführung verschärfter Abstandsregelungen in Bayern) zu nennen. Im Gegensatz dazu stieg die Zahl der vom 01.07.-31.12.2015 neu genehmigten WEA in Niedersachsen, Baden-Württemberg, Thüringen und Sachsen deutlich an. Die Übersicht in Tab. 2 zeigt, für welche Anlagentypen die im Anlagenregister gemeldeten Genehmigungen erteilt wurden. Mit den aufgeführten TOP 10 WEA-Typen von Enercon, Vestas, Nordex, General Electric (GE) und Senvion werden 84% aller 988 bis 31.12.2015 im Anlagenregister gemeldeten Genehmigungen dargestellt. Die größte Nachfrage besteht für die Anlagentypen Nordex N117/2400, Enercon E-115 und E-101 sowie Vestas V112-3.3 MW. Aus Tab. 2 wird auch die regionale Verteilung der genehmigten WEA-Typen deutlich. Anlagen mit einer sehr geringen spezifischen Leistung (Verhältnis von Leistung zu Rotorgröße in W/m²) unterhalb von 250 W/m² (Nordex N117/2400, GE 2.75-120 und GE 2.5-120) werden für Standorte in Süddeutschland stark nachgefragt, während WEA-Typen mit Werten von mehr als 350 W/m² (z. B. Enercon E-92 / E-101 / E-82) bevorzugt im Norden eingesetzt werden. [1] Inhaltsverzeichnis Bundesnetzagentur, Anlagenregister - Stand 29.02.2016 DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Author Contact N. Allnoch Internationales Wirtschaftsforum Regenerative Energien (IWR), Münster External Article DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Die Stromerzeugung aus regenerativen Energiequellen in Deutschland ist auch im Jahr 2015 auf Wachstumskurs. Nach einer ersten IWR-Prognose steigt die Stromerzeugung aus Wind, Solar, Wasser-, Bio- und Geoenergie erstmals auf über 190 Mrd. kWh (2014: 161,4 Mrd. kWh, Abb. 1 and Tab. 1). Der Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch erhöht sich 2015 auf knapp 33 Prozent (2014: 27,4 Prozent). Haupttreiber für den Zuwachs im Jahr 2015 ist die Windenergie. Ein gutes Windjahr sowie der Zubau an Land sowie auf See lassen die Windstromerzeugung um rd. 50 Prozent auf etwa 87 Mrd. kWh (2014: 57,4 Mrd. kWh) ansteigen. Allein die Offshore-Windenergie steuerte 2015 bereits rd. 8Mrd. kWh (2014: 1,4 Mrd. kWh) bei. Für das Jahr 2016 erwartet das IWR unter der Annahme eines guten Windjahres annährend 100 Mrd. kWh Windstrom, sodass die gesamte regenerative Strommenge in Deutschland erstmals die Marke von 200 Mrd. kWh überschreiten könnte. Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Wie Solar- und Windenergie im Jahresverlauf den Bedarf an konventioneller Kraftwerksleistung abdecken Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis Bildlich gesprochen beschreibt der Tagesgang der Stromnachfrage in Deutschland eine – je nach Jahreszeit – mehr oder weniger stark ausgeprägte Glockenkurve. Ausgehend vom niedrigen Nachtniveau steigt die Stromnachfrage tags über bis zum Mittag auf einen Höchstwert. Um diesen Mehrbedarf abzudecken, mussten in der Vergangenheit bis zum Mittag immer mehr konventionelle Kraftwerke wie Kohle- oder Gaskraftwerke stundenweise zugeschaltet werden, die nachmittags wieder nach und nach wegen des Rückgangs der Stromnachfrage abgeschaltet wurden. Heute kann die zusätzliche Kraftwerksleistung zu großen Teilen mit Hilfe von Solarstrom- und Windenergieanlagen abgedeckt werden. Dabei überwiegt aufgrund der Witterung in den Sommermonaten der Beitrag der solaren Stromerzeugung. In den Wintermonaten steuert aufgrund der häufigeren zyklonalen Witterung die Windenergienutzung stärker zur regenerativen Stromerzeugung bei. Solarenergie deckt im Sommer den Großteil der Tagesleistungs-Nachfrage ab Vor allem die Solarenergie (gelbe Säulen) erweist sich gerade in den sonnenreichen Sommermonaten (Abb. 2) als besonders zuverlässig, da die Photovoltaik in Deutschland parallel zum Tagesgang der Stromnachfrage der Verbraucher steigt und fällt. Und das nicht nur bei strahlendem Sonnenschein. Selbst an wolkigen Tagen erreicht der Beitrag der Solarenergie zur Spitzenlastzeit am Mittag eine Leistung von 10.000 MW und mehr, an sonnigen, strahlungsreichen Tagen sind sogar bis deutlich über 20.000 MW möglich. Der Bedarf an konventionellen Kraftwerken (graue Säulen) sinkt durch den Einsatz erneuerbarer Energien spürbar. So entfallen im dargestellten mittleren Lastprofil im Mai 2015 zur Mittagszeit über 40 Prozent der insgesamt benötigten Kraftwerksleistung auf Solar- und On- bzw. Offshore-Windenergieanlagen (gelbe und blaue Säulen). Windenergie in den Wintermonaten zuverlässiger Energielieferant Im Unterschied zu den Monaten im Sommer stellt in den Wintermonaten (Abb. 3) die Stromerzeugung aus On- und Offshore-Windenergieanlagen (blaue Säulen) den zentralen regenerativen Leistungsträger. Grund sind die mit den häufig durchziehenden Tiefdruckgebieten deutlich höheren Windgeschwindigkeiten als DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis im Sommer. Anders als die Solarenergie weist die Windstromerzeugung zwar keinen typischen Tagesgang auf. Im Ergebnis mindert die Windenergie in Kombination mit der auch in den Wintermonaten vorhandenen Solarstromerzeugung den Bedarf an zusätzlicher konventioneller Kraftwerksleistung deutlich. Mit dem geplanten, weiteren Ausbau der Offshore-Windenergie in der deutschen Nord- und Ostsee wird die regenerative Stromerzeugung in Deutschland weiter deutlich steigen. Dazu tragen auch die im Vergleich zum Binnenland höheren Windgeschwindigkeiten bei. So können für die Offshore-Windkraftanlagen durchaus rd. 4.000 Vollastbenutzungsstunden erwartet werden. Fasst man die Nordsee-Anrainerstaaten und deren Offshore-Ausbaupläne zusammen, dann ist absehbar, dass sich die Nordsee zu einem neuen Energiefeld entwickelt: Rückgang der Ölförderung und gleichzeitig immer höhere Windstromerzeugung in den nächsten Jahren. Zwischen 2030 und 2040 könnten bereits rd. 10 Prozent des gesamten Strombedarfs der Europäischen Union aus der Nordsee stammen. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI Am 4. Februar 2016 feierte DEWI sein 25-jähriges Bestehen im Atlantic Hotel Wilhelmshaven im Beisein von zahlreichen Gästen sowie den Mitarbeitenden aus den deutschen und internationalen Niederlassungen. Das Jubiläum bot einen geeigneten Anlass, neben dem Blick in die Zukunft auch die Vergangenheit Revue passieren zu lassen. Die Gäste hatten deshalb Gelegenheit, die Meilensteine der DEWI-Entwicklung anhand eines Zeitstrahls, der im Hotelfoyer aufgebaut war, in Erinnerung zu rufen. Grußworte seitens der Stadt Wilhelmshaven, in der DEWI vor 25 Jahren gegründet wurde, überbrachte die Bürgermeisterin Ursula Glaser, die in ihrer Rede auch auf die Vergangenheit und die Bedeutung von DEWI für Wilhelmshaven einging. Als Vertreter des Landes Niedersachsen, dem ehemaligen DEWI-Gesellschafter, kam Stefan Wenzel, Minister für Umwelt, Energie und Klimaschutz sowie stellvertretender Ministerpräsident. Er hob die hohe Relevanz der DEWI-Forschungsarbeit für den weiteren Ausbau der regenerativen Energien hervor. Außerdem ging er auf die Anstrengungen des Landes Niedersachsen zur Umsetzung der Energiewende ein, auf die zukünftige Gestaltung der Energiesysteme sowie auf die Rahmenbedingungen für den Ausbau der erneuerbaren Energien. Einen besonderen Rückblick auf 3.000 Jahre Windenergie gab Prof. Dr. Andreas Reuter, Leiter des Fraunhofer-Instituts IWES Nordwest für Windenergie und Energiesystemtechnik. Der Vortrag war für alle Gäste sehr erheiternd und zeigte in verblüffender Weise auf, welchen Einfluss DEWI-Geschäftsführer Jens Peter Molly auf die Entwicklung der Windenergietechnik hatte. Vor vier Jahren wurde die damalige DEWI GmbH privatisiert und ist seitdem ein Teil des US-amerikanischen Konzerns UL (Underwriters Laboratories). Einen Rückblick auf diesen Prozess gaben Jeff Smidt, Vice President and General Manager UL Energy and Power Technologies, und Gitte Schjøtz, Senior Vice President UL International Demko A/S. Beide waren an dem Prozess direkt beteiligt und zeigten nochmals die hohe Bedeutung von DEWI für UL auf. Zum Ende des offiziellen Teils der Feierlichkeit gab Geschäftsführer Jens Peter Molly Einblicke in die Gründungsphase von DEWI und einen humorvollen sowie ironischen Rückblick auf 25 Jahre DEWI. Dabei hob er vor allem hervor, dass DEWI nur mit dem großen Engagement der Mitarbeitenden zu einem weltweit agierenden und anerkannten Unternehmen wachsen konnte. Ein großer Teil der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sind schon seit vielen Jahren bei DEWI beschäftigt und wurden im Rahmen der Jubiläumsfeier für ihren langjährigen Einsatz geehrt. Nach einer Kaffeepause stand der weniger formale Programmteil an, den ein Improvisationstheater einleitete und viele herzhafte Lacher erntete. Im Anschluss stärkten sich die Gäste am Büfett, bevor es zum gemütlichen Gedankenaustausch bis spät in die Nacht bei Musik und diversen Spielen ging. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis DEWI magazin | FEBRUARY 2016 DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum | Inhaltsverzeichnis DEWI/UL News DEWI-OCC übergibt Zertifizierung an Gamesa auf EWEA DEWI-OCC, die akkreditierte unabhängige Zertifizierungsstelle der UL/DEWI-Gruppe, hat die Typenzertifizierung für die G114-2.5 MW-Turbine von Gamesa, einem globalen Technologieführer in der Windenergiebranche, ausgestellt. Hergen Bolte, Geschäftsführer von DEWI-OCC, übergab das Zertifikat persönlich an José Antonio Malumbres, Gamesas Technologie-Vorstand, während der EWEA 2015. Die Messe, die eine der wichtigsten Veranstaltungen der Windindustrie ist, fand in Paris, Frankreich, vom 17. bis 20. November 2015, statt. DEWI stellte Dienstleistungen wie LiDAR-Messungen, Lebensdauerverlängerung und Ursachenanalyse vor. DEWI bei Enercons Eröffnungsveranstaltung in Costa Rica vertreten DEWI-Mitarbeiter Jorge Melero, Renewable Energies Unit Manager für Mexiko und Zentralamerika, hielt eine Präsentation über Technical Due Diligence-Dienstleistungen während der Eröffnungsveranstaltung von Enercon in Costa Rica. „Ich war froh über die Gelegenheit bei diesem wundervollen Event zu sprechen und in diesem noch jungen Markt involviert zu werden“, sagt Melero. DEWI ist seit drei Jahren in dem zentralamerikanischen Markt präsent und stellt unabhängige Ingenieurdienstleistungen für Wind und PV bereit. Präsentationen von DEWI bei den Windenergietagen 2015 DEWI (UL International GmbH) ist bei den 24. Windenergietagen vom 10. bis 12. November 2015, in Linstow, Deutschland vertreten gewesen. Jan Raabe, Projekt Manager aus dem Micrositing-Team bei DEWI, sprach am zweiten Tag der Konferenz über die Konsistenz von Langzeitdatenquellen im Rahmen ihrer Verwendung in Energieertragsermittlungen in Deutschland. „Die Differenzen in der Langzeitnormierung bei Verwendung unterschiedlicher Langzeitdaten sind derzeit ein heiß diskutiertes Thema in der Branche“, sagt Raabe. DEWI organisiert zwei Seminare in Madrid und Mexico City Im letzten Oktober und November hat DEWI zwei Seminare durchgeführt – mit großem Erfolg. Das „Advanced Wind Energy“-Seminar in Madrid befasste sich schwerpunktmäßig mit Risikominderung während verschiedener Projektphasen (Entwicklung, Aufbau, Betrieb und Betriebsende), und das Seminar in Mexiko thematisierte die Optimierung von Windparks. Die DEWI-Experten, die das Seminar vorbereitet hatten, erhielten bei beiden Veranstaltungen sehr zufriedenstellende Rückmeldungen von den Teilnehmenden. Zu diesen gehörten Vertreter von Entwicklern, Betreibern, Herstellern und Ingenieurbüros. Auch in diesem Jahr wird DEWI wieder verschiedene Seminare in Spanien und in Lateinamerika anbieten. DEWI sponsert Damenfußballmannschaft DEWI hat sich für ein lokales Sportteam engagiert: Der weltweit tätige Windenergie-Dienstleister sponserte die neuen Trikots der Damenmannschaft des Fußballvereins FC Zetel. Die Mannschaft freute sich darüber in Zukunft mit dem Logo von DEWI auf der Brust zu spielen. „Wir schätzen die Unterstützung von DEWI sehr und hoffen, dass wir unsere Saison erfolgreich beenden“, sagt Miriam Schwinn, Labortechnikerin bei DEWI und Torhüterin der Mannschaft. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements Welchen Einfluss haben Offshore Windparks Windenergieerlass Niedersachsen Windenergienutzung in Deutschland - Stand 31.12.2015 Neue Netzanbindungen bringen Deutschland auf Rang 2 im globalen Offshore-Markt Meldungen zur Inbetriebnahme und Genehmigung von WEA Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland Jubiläumsfeier 25 Jahre DEWI DEWI/UL News Impressum / Content / Inhalt Impressum: DEWI-Magazin. Windenergie - Wind Energy - Énergie Éolienne - Energia Eólica - Energía Eólica, 25. Jahrgang 2016, ISSN 0946-1787 Herausgeber: Verantwortlicher Redakteur: Redaktion: Seitenlayout: Übersetzungen (Englisch): Erscheinungsweise: Bezug: UL International GmbH Bernd Neddermann Carsten Ender, Bernd Neddermann, Thomas Neumann Carsten Ender Barbara Jurok 2 x jährlich UL International GmbH, Ebertstraße 96, 26382 Wilhelmshaven, Telefon: 04421/4808-0, Telefax: 04421/4808-843, Email: [email protected], Internetadresse: http://www.dewi.de Druck und Gesamtherstellung: Steinbacher Druck GmbH, Anton-Storch-Straße 15, 49080 Osnabrück Titellayout, Basic Design: ArtemisConcept GmbH, Kaiserstraße 15, 63065 Offenbach www.artemisconcept.de Copyright: Die Vervielfältigung, der Nachdruck, die Übersetzung oder das Kopieren von ganzen Artikeln, Textabschnitten oder einzelnen Abbildungen in jeglicher Form wird hiermit un tersagt bzw. ist nur mit ausdrücklicher Ge neh migung durch die UL International GmbH erlaubt. Zuwiderhandlungen werden strafrechtlich verfolgt. Anzeigen: Es gilt die Anzeigenpreisliste, die beim DEWI erhältlich ist. Fremdartikel: Im DEWI-Magazin können auch institutsfremde Fachartikel veröffentlicht werden. Die Redaktion behält sich die Auswahl der Artikel und eine Begutachtung durch anerkannte Fachleute vor. Für die Inhalte der Fremdartikel, die nicht unbedingt die Meinung der Redaktion wiedergeben, sind die jeweiligen Autoren verantwortlich. DEWI magazin | FEBRUARY 2016 @ Author Contact DEUTSCH | ENGLISH Editorial Uncertainty Correlations in Power Curve Measurements (continuation) Conversion System and Autonomous Converter How to Navigate in the Digital DEWI Magazine Wie finde ich mich im digitalen DEWI Magazin zurecht Contact the author by email Kontakt zum Autoren via E-Mail Where are the figures & tables? Relative Calibr.Process for Long Term Thermal Stratification Measurements The figures, tables and images are visible only after clicking on the appropriate link within the text. The links are clearly identifiable by the different color (e.g. Fig. 1) and the opened lightbox with the figure etc. can be closed by clicking on it or on the “X”. What is the Impact of Offshore Wind Farms Wo sind die Abbildungen & Tabellen? Lower Saxony Wind Power Decree Wind Energy Use in Germany Status 31.12.2015 New Grid Connections Take Germany to Position 2 in the Global Offshore Market Reporting of Commissioning and Approval of Wind Turbines Power Generation from Renewable Energies in Germany Celebrating 25 Years of DEWI DEWI/UL News Impressum | Content Die Abbildungen, Tabellen und Bilder sind erst sichtbar, nachdem auf dem entsprechenden Link innerhalb des Textes geklickt wurde. Diese sind deutlich anhand der anderen Farbe erkennbar (z.B. Abb. 1) und die geöffnete Lightbox mit der Abbildung etc. kann durch einen Klick darauf oder auf das “X” wieder geschlossen werden. 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