The EU Directive 20-20-20 places high demands on new buildings and activities designed with a focus on sustainability with low climate impact. The use of renewable energy technologies are becoming increasingly important to lower carbon emissions and ensuring a sustainable and environmentally friendly energy supply. This becomes especially important in energy-intensive activities like office buildings or commercial kitchens which are characterized by high internal heat generation from appliances, machinery and people. By providing the business with electricity from renewable energy sources and recovering excess heat both money and the environment can be saved. The starting point of this study was to investigate a planned commercial kitchen on Svartsö in the Stockholm archipelago that is supposed to produce organic fresh baby food. The company behind the business wishes to profile their activities climate and environmentally friendly. The purpose of the study was to investigate the electricity production potential for a PV-wind hybrid systems on Svartsö and examine how much of this electricity can be integrated directly in the business. The building's energy need was calculated by a constructed model in the energy calculation program VIP-Energy. To estimate the production potential of the renewable micro-generation simulations of a PV-wind hybrid system with location-specific weather data from SMHI was designed and performed in Matlab. The study provides analysis and reflections of the results. The conclusion is that the electricity usage profile of the business correlates well with the production profile of solar power while wind power is expensive in relation to solar power.

<p>Vindkraft är ett miljövänligt energislag med stor utvecklingspotential, både i Sverige ochutomlands. I det här examensarbetet sammanfattas de viktigaste bitarna av kunskapen sombehövs för att förstå sig på vindkraft, med fokus på meteorologi och kommunikation medkonsultföretag i branschen. På grundval av litteratur i ämnet, konsultrapporter beställda av ettsvenskt företag i branschen och diskussion med experter ges här en grundläggande översikt imeteorologi för vindkraft, vilken innefattar kunskaper om klimatet i allmänhet ochvindklimatet i synnerhet, förståelse för luftens flöde, den geostrofiska vinden och hurtopografi och dylikt påverkar luftens strömning i gränsskiktet. Vidare diskuteras hur energin ivinden tas till vara, med en sammanfattning av viktiga tekniska detaljer; vindkraftsspecifikastorheter och uttryck, energiförluster och effekterna av att placera många vindkraftverk i engrupp; vakeffekten. En av de dominerande delarna av alla konsultrapporter som studerats ärhur man analyserar och behandlar vinddata för maximering av tillförlitlighet och relevans. Föratt en mätserie ska kunna användas för att förutsäga framtida vindar måste dennormalårskorrigeras, antingen med hjälp av andra mätserier, avancerade fysikaliska modellerav strömningen, eller både och. Osäkerheter uppkommer alltid, och en diskussion kring hur deolika konsultbolagen behandlar dem görs. Slutligen diskuteras olika sätt att förbättrakvaliteten på både beställning av rapport och slutprodukten från konsulten, utifrån ett antalfrågor ställda av ovan nämnda företag och författaren själv. Resultatet sammanfattas nedan.En mycket viktig del av utvecklingen står vindkraftprojekteringsföretag för. Företagen ibranschen behöver ha goda kunskaper i meteorologi för att bli framgångsrika. De måste ocksåkunna kommunicera sina kunskaper på ett klart och precist sätt. Företagen måste också kunnalära av andra i samma bransch och av andra med specialistkunskaper. För företag utan egnameteorologer anställda är det viktigt att kommunikationen och det ömsesidiga lärandet mellankonsult- och beställarbolag sker på ett professionellt, men samtidigt stöttande och lärande, sätt.Beställaren måste lära sig vad man ska beställa och vara tydlig med vad man kräver avkonsulten. Konsulten måste i sin tur vara tydlig med val av metod, tillvägagångssätt ochbegärande av rätt material som underlag för sina studier. En ny infallsvinkel som intediskuteras i rapporterna fast den kanske borde det är klimatförändringarnas påverkan på detlångsiktiga klimatet. Faktum är att trenden under 1900-talet inte visar någon större långsiktigförändring av medelvinden, men de årliga variationerna kan vara stora och tenderar att varierai cykler som skulle kunna utnyttjas för att maximera framgången för vindkraften.</p> / <p>Wind power is an environmentally friendly energy source with a considerable growthpotential, in Sweden as well as abroad. In this Bachelor’s thesis work, the most importantparts of the knowledge needed to understand wind power, is summarized. The focus is onmeteorology and communication with wind power consultants by a Swedish wind powercompany. With the basis of relevant literature, consultancy reports and discussion withsubject experts, is here provided a basic synopsis of wind power meteorology, which includesknowledge of the climate in general, and the wind climate specifically, understanding of thegeneral flow of the wind, the geostrophic wind in particular, and how topography and similarground features affect the boundary layer flow. Furthermore it is discussed how the windenergy content is harnessed, briefly going over some technical details, wind power specificquantities and expressions, energy losses and the effects of bundling wind power plants closetogether: wake effects. One of the dominant parts of all wind consultancy reports studied hereis how to analyze wind data series to maximize accuracy and relevance. A trustworthymeasuring series good enough to predict future wind energy content needs to be long termcorrected using other, longer measuring series as reference, or checked against an advancedphysically accurate mesoscale flow model, or both. Uncertainties are always a part of theequation, and a discussion over how the different wind power consultants treat theseuncertainties is made. Finally there is a discussion about different measures that can be madeto improve quality on both detailing orders for wind power consultancy reports and the finalproduct delivered to the client. The results are summarized in the next paragraph.Wind power developers are a major influence on how wind power research is shaped. A goodknowledge of meteorology is a key to success for wind power industry businesses.Communication with industry expert companies is also paramount. Clearly and precisely,companies need to learn from, and communicate with, other wind power enterprises, scientificexperts and researchers. Wind power companies without their own meteorologists have aneven bigger need of this professional contact with other businesses providing themeteorological expertise they need. Contacts need to be supportive and teaching. The clientneeds to learn what to order in detail and what they expect from the report. The providercompany needs to be detailed about their selection of methods and procedure. Consultantsshould be equally detailed in requisition of base data from the client. A point of view notpresent in the studied consult reports is climate change and how it affects the long term windclimate. As a matter of fact the Scandinavian 20th century average wind trend is neutral, butyear-to-year variations can be quite significant and tend to vary in cycles possible to exploitfor wind power success.</p>

Vindkraft är ett miljövänligt energislag med stor utvecklingspotential, både i Sverige ochutomlands. I det här examensarbetet sammanfattas de viktigaste bitarna av kunskapen sombehövs för att förstå sig på vindkraft, med fokus på meteorologi och kommunikation medkonsultföretag i branschen. På grundval av litteratur i ämnet, konsultrapporter beställda av ettsvenskt företag i branschen och diskussion med experter ges här en grundläggande översikt imeteorologi för vindkraft, vilken innefattar kunskaper om klimatet i allmänhet ochvindklimatet i synnerhet, förståelse för luftens flöde, den geostrofiska vinden och hurtopografi och dylikt påverkar luftens strömning i gränsskiktet. Vidare diskuteras hur energin ivinden tas till vara, med en sammanfattning av viktiga tekniska detaljer; vindkraftsspecifikastorheter och uttryck, energiförluster och effekterna av att placera många vindkraftverk i engrupp; vakeffekten. En av de dominerande delarna av alla konsultrapporter som studerats ärhur man analyserar och behandlar vinddata för maximering av tillförlitlighet och relevans. Föratt en mätserie ska kunna användas för att förutsäga framtida vindar måste dennormalårskorrigeras, antingen med hjälp av andra mätserier, avancerade fysikaliska modellerav strömningen, eller både och. Osäkerheter uppkommer alltid, och en diskussion kring hur deolika konsultbolagen behandlar dem görs. Slutligen diskuteras olika sätt att förbättrakvaliteten på både beställning av rapport och slutprodukten från konsulten, utifrån ett antalfrågor ställda av ovan nämnda företag och författaren själv. Resultatet sammanfattas nedan.En mycket viktig del av utvecklingen står vindkraftprojekteringsföretag för. Företagen ibranschen behöver ha goda kunskaper i meteorologi för att bli framgångsrika. De måste ocksåkunna kommunicera sina kunskaper på ett klart och precist sätt. Företagen måste också kunnalära av andra i samma bransch och av andra med specialistkunskaper. För företag utan egnameteorologer anställda är det viktigt att kommunikationen och det ömsesidiga lärandet mellankonsult- och beställarbolag sker på ett professionellt, men samtidigt stöttande och lärande, sätt.Beställaren måste lära sig vad man ska beställa och vara tydlig med vad man kräver avkonsulten. Konsulten måste i sin tur vara tydlig med val av metod, tillvägagångssätt ochbegärande av rätt material som underlag för sina studier. En ny infallsvinkel som intediskuteras i rapporterna fast den kanske borde det är klimatförändringarnas påverkan på detlångsiktiga klimatet. Faktum är att trenden under 1900-talet inte visar någon större långsiktigförändring av medelvinden, men de årliga variationerna kan vara stora och tenderar att varierai cykler som skulle kunna utnyttjas för att maximera framgången för vindkraften. / Wind power is an environmentally friendly energy source with a considerable growthpotential, in Sweden as well as abroad. In this Bachelor’s thesis work, the most importantparts of the knowledge needed to understand wind power, is summarized. The focus is onmeteorology and communication with wind power consultants by a Swedish wind powercompany. With the basis of relevant literature, consultancy reports and discussion withsubject experts, is here provided a basic synopsis of wind power meteorology, which includesknowledge of the climate in general, and the wind climate specifically, understanding of thegeneral flow of the wind, the geostrophic wind in particular, and how topography and similarground features affect the boundary layer flow. Furthermore it is discussed how the windenergy content is harnessed, briefly going over some technical details, wind power specificquantities and expressions, energy losses and the effects of bundling wind power plants closetogether: wake effects. One of the dominant parts of all wind consultancy reports studied hereis how to analyze wind data series to maximize accuracy and relevance. A trustworthymeasuring series good enough to predict future wind energy content needs to be long termcorrected using other, longer measuring series as reference, or checked against an advancedphysically accurate mesoscale flow model, or both. Uncertainties are always a part of theequation, and a discussion over how the different wind power consultants treat theseuncertainties is made. Finally there is a discussion about different measures that can be madeto improve quality on both detailing orders for wind power consultancy reports and the finalproduct delivered to the client. The results are summarized in the next paragraph.Wind power developers are a major influence on how wind power research is shaped. A goodknowledge of meteorology is a key to success for wind power industry businesses.Communication with industry expert companies is also paramount. Clearly and precisely,companies need to learn from, and communicate with, other wind power enterprises, scientificexperts and researchers. Wind power companies without their own meteorologists have aneven bigger need of this professional contact with other businesses providing themeteorological expertise they need. Contacts need to be supportive and teaching. The clientneeds to learn what to order in detail and what they expect from the report. The providercompany needs to be detailed about their selection of methods and procedure. Consultantsshould be equally detailed in requisition of base data from the client. A point of view notpresent in the studied consult reports is climate change and how it affects the long term windclimate. As a matter of fact the Scandinavian 20th century average wind trend is neutral, butyear-to-year variations can be quite significant and tend to vary in cycles possible to exploitfor wind power success.

The value of an easy to install, accurate, far-reaching measurement instrument is easily understood when dealing with setting up and monitoring wind power parks. However the use of remote sensing equipment when doing this is a subject of much discussion amongst professional experts and scholars. This is especially the case when the environmental conditions are difficult, such as areas with complex terrain or cold climate (or both), for example forested, hilly or mountainous regions in north Europe and North America. The remote sensing technology SODAR provides for detailed 3-dimensional datasets, but need a skilled analyst to make sure the measurements are realistic. This thesis is aimed at verifying the accuracy of the SODAR wind measuring equipment at two potential wind power parks in Sweden. It has been done by comparing the wind speed, wind direction and turbulence measured by an AQ Systems AQ500 Wind Finder SODAR to the wind speed, wind direction and turbulence measured by in situ anemometers mounted in nearby meteorological masts. The comparison was made by calculation of statistical parameters such as correlation and root mean square error. The results of this investigation shows that the differences in the measured quantities are site specific and that i t‟s very difficult to distinguish between differences arising from ambient conditions, the measurement method and the method of calculating comparable values. It is clear, however, that conditions such as temperature, inhomogeneous fetch and wind speed are contributors to the observed discrepancies. When compensating for these various sources of error; such as eliminating data from malfunctioning equipment, icing conditions, mast wake and forest flow disturbance, the SODAR wind speed data shows a very high correlation with the mast anemometer data, giving a correlation coefficient of around 0.90 – 0.95. / Värdet av ett mätinstrument som är lätt att installera, noggrant och som kan mäta högt upp i troposfären är lätt att inse när man har att göra med att installera och övervaka vindkraftparker. Det har dock funnits en debatt om huruvida fjärranalytiska mätningar är tillräckliga för sådana ändamål i expert- och akademikerkretsar. Debatten spetsas ytterligare till då omgivningarna är svåra, exempelvis i områden med komplex terräng eller kallt klimat (eller både och), till exempel skogbeklädda, kulliga eller bergiga områden i norra Europa och Nordamerika som är aktuella för exploatering av vindkraft. Det fjärranalytiska redskapet SODAR förser exploatören med detaljerade tredimensionella datasamlingar, men kräver en erfaren och skicklig analytiker för att verkligen verifiera att mätresultaten är realistiska och tillförlitliga. Detta examensarbete har som mål att verifiera noggrannheten hos SODAR-utrustning vid två potentiella vindkraftparker i Sverige. Det har gjorts genom att jämföra vindhastighet, vindriktning och turbulens mätt med en AQ Systems AQ500 Wind Finder SODAR med vindhastighet, vindriktning och turbulens mätt med anemometrar i närbelägna meteorologiska mätmaster. Jämförelsen gjordes genom att beräkna statistiska parametrar som korrelation och standardavvikelse. Resultatet av undersökningen visar att skillnaderna i de uppmätta storheterna är specifika för varje mätplats och att det är mycket svårt att särskilja bidragen till skillnaderna mellan omgivande förhållanden, mätmetoder och beräkningsmetoder. Det står dock klart att förhållanden så som temperatur, inhomogen omgivande skrovlighet på anloppssträckan och vindhastigheten i sig själv bidrar till de observerade skillnaderna i mätresultat. Kompenseras felaktig och störd data bort så visar vindhastigheten mätt med SODAR en mycket god korrelation med mastanemometerdata, med en korrelationskoefficient omkring 0,90 – 0,95.

Wind energy is a field with a large number of uncertainties. The random nature of the weather conditions, including wind speed, wind direction, and turbulence intensity, influences the energy output and the structural safety of a wind farm, making its performance fluctuate and difficult to predict. The uncertainties presented in the energy output and structure lifetime lead to increased investment risk. There are possibilities to reduce the risk associated with these uncertainties by optimizing the design of the farm or the wind turbine, with respect to the stochastic parameters. The goal of this project is to improve the wind farm optimization problem by providing accurate and computationally efficient annual energy production (AEP) estimates, which is a uncertainty quantification that is required in every optimization step. Uncertainty quantification has been recognized as a challenge in the wind energy industry, as the chaotic nature of the weather condition complicates the prediction of energy production. High-fidelity wind farm models usually employ advanced models like Large Eddy Simulation or Reynolds averaged Navier-Stokes equation for better accuracy. However, the prolonged computation time of these high-fidelity models make the traditional uncertainty quantification approach like the Monte-Carlo simulation or other integration techniques infeasible for larger wind farms.  To overcome this limitation, the report proposes the use of generalized polynomial chaos expansion (PCE) to characterize the AEP as a function of wind speed and wind direction. PCE is a technique that approximates a random variable using a series of orthogonal polynomials, the polynomials are chosen based on the target distribution. This report explains how a surrogate model of the AEP can be constructed using PCE, which can be used in optimization or model analysis. The objective of the thesis work is to minimize the number of model evaluations required for obtaining an accurate energy response surface. Different ideas of non-intrusive PCE are implemented and explored in this project. The report demonstrates that, the multi-element polynomial chaos fitted by point collocation, with a dependent polynomial basis, is not only able to make accurate and stable (with respect to the placement of the measurements) energy predictions, but also produces realistic energy response surface. / Vindkraft är en bransch med många osäkerheter, där väderförhållandena påverkar energiproduktionen och strukturens livslängd. Denna osäkerhet ökar investeringsrisken, men kan minskas genom optimering av vindkraftverkets design med hänsyn till de stokastiska parametrarna. Syftet med denna rapport är att förbättra optimeringsproblemet för vindkraftverk genom att ge noggranna och effektiva årliga energiproduktionsberäkningar (AEP), vilket krävs vid varje optimeringssteg. I rapporten används polynomial chaos expansion (PCE) för att approximera AEP och minska antalet nödvändiga modellutvärderingar. Resultaten visar att PCE är en effektiv metod för att göra energiprognoser.

The atmospheric boundary layer in the Arctic is essential for the understanding of climate change and improving regional weather prediction. The aim of this study is to investigate to which degree wind speed profiles retrieved in the Arctic agree with well known wind profile concepts and understand which local impact factors influence the wind speed profile. As part of the Nansen Legacy project, scientists from the University Centre in Svalbard and the University of Bergen installed two wind lidars onboard the research vessel “Kronprins Haakon” during the “Winter Process Cruise” in February 2021. Wind speed profiles were collected over a period of two weeks. They were manually classified into three categories based on their shape. The ideally shaped profiles were fitted against the wind profile power law to identify the exponent, α, for use in the Arctic marine boundary layer. α was found to be 4-5 times smaller than the conventionally applied α = 1/7 for profiles retrieved over open water, which was associated with unstable atmospheric conditions. Additionally, α was found to be considerably larger than 1/7 when sea ice was present, which was associated with stable conditions. A dependency on wind speed was also found. These results underline the importance of adjusting the exponent in order to ac- curately model the wind speed in the Arctic marine boundary layer. The results might be important for optimizing potential wind energy production, which is of great interest with the increasing human activ- ity in the Arctic. Reversed profiles (wind speed maxima closest to the surface) were mainly measured over open ocean and during low wind speeds and were speculated to be related to swell conditions. Pro- files containing a maxima in low levels were primarily measured during stable atmospheric conditions when sea ice was present. Future research in Arctic conditions would benefit from extending wind speed measurements to even lower levels and including stability measurements for an even deeper analysis.

In this study, the local similarity theory functions were calculated with two different approaches and on the other hand the mean hub height wind speed was compared with the rotor equivalent wind speed. Both calculations are based on two independent data-sets from measurement campaigns Hornamossen and Ryningsnäs which were conducted in the south of Sweden between May 2015 and June 2017, and November 2010 and February 2012. The first campaign includes measurements between 100 and 173 m and the second 98 and 138 m. In general, the aims were to validate if the results with reference functions and to compare the results from both approaches. The local similarity theory was used, because well above the ground, the assumption of a constant flux layer typically does not hold especially in the stable boundary layer. The used approaches are the flux-gradient and Richardson number formulation. Based on those, the non-dimensional universal functions for momentum and heat could be calculated and those could be presented as functions of the stability parameter. As shown in this study, the scatter the Richardson number formulation results are significant smaller compared to the flux-gradient formulation. One reason can be that the stability parameter and the universal functions for momentum and heat depend solely on the Richardson number. Despite the higher scatter, the medians of the universal function for momentum based on the flux-gradient formulations for both data-sets agree also with the references. Furthermore, for the results of the universal function for heat based on the flux-gradient formulation agree with the references if the minimum limit for the kinetic heat flux is significantly higher than for the universal function for momentum. Furthermore, in the publication from England &amp; McNider 1995, who derived the Richardson number formulation, includes two erroneous equations for stable stratification. One of them has a tipping error and the other was incorrectly derived. Thus, the corrected equations are presented in this work. This work also presents new equations which are not based on the assumption that the constants of the empirical formulation for the universal function for momentum and heat with the same value. A comparison of the old and new equations show for a generated Richardson number vales a agreement of the results over the defined Richardson number range. Finally, in the wind industry it is a common practice to use the mean wind speed at the hub height as the representative mean wind speed over the entire rotor swept area. However, this assumption differs increasingly from the reality, because turbine sizes increase constantly. Thus, in this study, this common method is compared with another averaging concept. Hence, the work focuses on a area-weighted mean wind speed which is called the rotor equivalent wind speed. This average gives a better estimation of the existing wind field because it is based on multiple measurements at various heights. Since the wind gradient changes with height, those two velocities are plotted as functions of the same stability parameter as above. The main results in unstable stratification are that the hub height wind speed underestimates the rotor equivalent wind speed by about 1 to 1.5 %. In stable stratification the results vary: Two calculations show a overestimates by about 1 % and another shows no difference between those averages. Hence, the conclusion based on those findings are that the hub height wind speed is a source for a higher modelling uncertainty. On the contrary, the rotor equivalent wind speed gives more accurate modelling results. / I denna studie beräknades de lokala likhetsteorifunktionerna med två olika tillvägagångssätt och å andra sidan jämförs genomsnittliga vindhastigheten vid navhöjden med rotorekvivalent vindhastigheten. Beräkningarna är baserad på två oberoende datamängder från mätningskampanjer Hornamossen och Ryningsnäs som genomfördes i södra Sverige mellan maj 2015 och juni 2017 och november 2010 och februari 2012. Första kampanj innehåller mätningar mellan 100 och 173 m och den andra 98 och 138 m. Generellt var målet att validera resultaten med referensfunktioner och jämföra både tillvägagångssätt med varandra. Lokala likhetsteorinen används eftersom för mätningar långt över marken håller antagandet om ett konstant flödesskikt vanligtvis inte. Det gäller särskilt i det stabila gränsskiktet. De två tillvägagångssätten är flödesgradientförhållandet och Richardson-talformuleringen. Baserade på de formuleringarna kan de icke-dimensionella universella funktionerna för momentum och värme beräknas och de visas som en funktion av stabilitetsparametern. I denna studie visas att spridningen av Richardsons talformuleringsresultat är signifikant mindre jämfört med andra metoden. En anledning är att stabilitetsparameter och både universella funktioner beror endast på Richardson tal. Trots den högre spridningen överensstämmer medianerna för den universella funktionen för momentum baserat på flödesgradientformuleringarna med referenserna. Detsamma gäller för resultaten av den universella funktionen för värme baserat på flödesgradientformuleringen om minimigränsen om kinetiska värmeflödet är betydligt högre än för den universella funktionen för momentum. Dessutom innehåller publikationen från England &amp; McNider 1995, som innehåller härledning av Richardson talformulering, två felaktiga ekvationer för stabila gränsskiktet. En av dem har ett tippfel och den andra var felaktigt härledd. Detta arbete presenteras de korrigerade ekvationerna. Dessutom presenteras en uppsättning nya ekvationer där de konstanterna av den empiriska formuleringen för den universella funktionen för momentum och värme inte antas att har samma värde. Slutligen är det i vindindustrin en vanlig praxis att använda den genomsnittliga vindhastigheten vid navhöjden som den representativa medelvindhastigheten för hela "rotor swept area". Turbinstorlekarna ökar dock ständigt och därför får skillnaden mellan realitet och beräkningen alltid större. Således fokusera denna studien en areaviktad medelvindhastighet som heter rotorekvivalent vindhastighet. Den beräknar medelvindhastigheten med ett mindre osäkerhet eftersom den är baserad på flera vindmätningar på olika höjder. På grund av ett ojämt vindgradient i gränsskiktet visas resulten som funktion av densamma stailitetsparameter från likhetsteorien. Huvudresultaten för instabil gränskiktet är att navhöjdens vindhastigheten underskattar rotorekvivalent vindhastigheten med cirka 1 till 1,5 %. För det stabila gränskiktet finns olika resultaten: Två beräkningar visar att navhöjdens vindhastigheten överskattningar rotorekvivalent vindhastigheten med ungefär 1 % och en beräkning visa inget skillnad mellan medelvärdarna. Slutsatsen är att navhöjdens vindhastigheten är ett källa till ett högre modelleringsosäkerhet. Däremot visades att användningen av rotorekvivalent vindhastigheten leda till ett bättre prognosresultat. / In dieser Studie wurde einerseits die lokale ähnlichkeitstheorie mit zwei unterschiedlichen Ansätzen berechnet und andererseits die durchschnittliche Nabenhöhen- mit der rotor-äquivalenten Windgeschwin- digkeit verglichen. Dafür standen zwei unabhängige Datensätze zur Verfügung, welche Messwerte zwischen 98 und 173 m beinhalteten. Die Messungen wurden in Südschweden durch die Messtürme Hornamossen und Ryningsnäs in den Zeiträumen von Mai 2015 bis Juni 2017 und von November 2012 bis Februar 2012 erhoben. Das Ziel dieser Studie war es, die Ergebnisse aus den Berechnungen mit Referenzfunktionen zu validieren und den ausgewählten Ansätzen zu vergleichen. Für Messungen mit mehr als 100 m über der Erdoberfläche ist die lokale ähnlichkeitstheorie anstelle der ähnlichkeitstheorie basierend auf der konstanten Flussschicht besser geeignet, da letztere von einem konstanten Wert ausgeht. Die Ansätze, die hierfür verwendet wurden, sind die „Flux-Gradient Formulation“ und die „Gradient Richardson Number Formulation“. Mit beiden kann die universelle Impuls- und Wärmefunktion berechnet und als Funktion des Stabilitätsparameters dargestellt werden. Wie diese Studie zeigt, ist die Streuung um die Referenzkurven sehr klein für die „Gradient Richardson Number“ Ergebnisse im Vergleich zur „Flux-Gradient Formulation“. Dies liegt daran, dass sowohl der Stabilitätsparameter und die universellen Impuls- und Wärmefunktion nur von der Richardson-Zahl abhängen. Trotz der höheren Streuung für die „Flux-Gradient Formulation“ stimmen die Mediane der universellen Impulsfunktionen von beiden Datensätzen und die Referenzkurven überein. Das Gleiche gilt für die Ergebnisse der universellen Wärmefunktion basierend auf der „Flux-Gradient Formulation“, wenn der Mindestwert für den kinetischen Wärmefluss signifikant größer ist als für die universelle Impulsfunktion. Ausgangspunkt ist die Veröffentlichung von England &amp; McNider 1995, welche die „Gradient Richardson Number Formulation“ dargestellt haben. Diese enthält zwei fehlerhafte Gleichungen, wovon eine einen Tippfehler aufweist und die andere auf einer fehlerhaften Herleitung basiert. Diese Arbeit stellt daher ebenso die korrigierten Gleichungen dar. Zusätzlich werden neue Gleichungen vorgestellt, bei denen nicht angenommen wird, dass die von England &amp; McNider angenommenen Konstanten der empirischen Funktionen für die universelle Impuls- und Wärmefunktion den gleichen Wert haben. In der Windindustrie ist es üblich, dass die durchschnittliche Nabenhöhen-Windgeschwindigkeit als Durchschnittsgeschwindigkeit für die gesamte „rotor swept area“ angenommen wird. Diese Annahme weicht immer mehr von der Realität ab, weil Windkraftwerke kontinuierlich größer werden. Daher wird in dieser Arbeit auf eine flächengewichtete mittlere Windgeschwindigkeit mit der Bezeichnung Rotor-äquivalente Windgeschwindigkeit gearbeitet. Diese produziert realistischere Durchschnittswerte, weil sie Messungen von mehreren vertikal verteilten Messpunkten einbezieht. Aufgrund des sich verändernden Windgradientens in der Grenzschicht wird die Abweichung zwischen diesen beiden Geschwindig- keiten als Funktion der Schichtungsstabilität dargestellt. Die zentralen Ergebnisse dieser Studie zeigen zusammenfassend, dass bei labiler Schichtung die Nabenhöhen-Windgeschwindigkeit die Rotor-äquivalente Windgeschwindigkeit um etwa 1 % bis 1.5 % unterschätzt. Für die stabile Schichtung unterscheiden sich die Ergebnisse: Zwei Berechnungen zeigen, dass die Nabenhöhen-Windgeschwindigkeit die Rotor-äquivalente Windgeschwindigkeit um ca. 1 % überschätzt und eine andere Berechnung zeigt keinen Unterschied zwischen den Mittelwerten. Daraus kann gefolgert werden, dass die Nabenhöhen-Windgeschwindigkeit eine höhere Fehlerquelle aufweist. Im Gegensatz dazu liefert die rotor-äquivalente Windgeschwindigkeit genauere Prognosewerte.