Long time average wind conditions at potential wind turbine sites are of great importance when deciding if an investment will be economically safe. Wind climate estimates such as these are traditionally done with in situ measurements for a number of months. During recent years, a wind climate database has been developed at the Department of Earth Sciences, Meteorology at Uppsala University. The database is based on model runs with the higher order closure mesoscale MIUU-model in combination with long term statistics of the geostrophic wind, and is now used as a complement to in situ measurements, hence speeding up the process of turbine siting. With this background, a study has been made investigating how well actual power productions during the years 2004-2006 from 21 Swedish wind turbines correlate with theoretically derived power productions for the corresponding sites. When comparing theoretically derived power productions based on long term statistics with measurements from a shorter time period, correction is necessary to be able to make relevant comparisons. This normal year correction is a main focus, and a number of different wind energy indices which are used for this purpose are evaluated. Two publicly available (Swedish and Danish Wind Index) and one derived theoretically from physical relationships and NCEP/NCAR reanalysis data (Geostrophic Wind Index). Initial testing suggests in some cases very different results when correcting with the three indices and further investigation is necessary. An evaluation of the Geostrophic Wind Index is made with the use of in situ measurements. When correcting measurement periods limited in time to a long term average, a larger statistical dispersion is expected with shorter measurement periods, decreasing with longer periods. In order to investigate this assumption, a wind speed measurement dataset of 7 years were corrected with the Geostrophic Wind Index, simulating a number of hypothetical measurement periods of various lengths. When normal year correcting a measurement period of specific length, the statistical dispersion decreases significantly during the first 10 months. A reduction to about half the initial statistical dispersion can be seen after just 5 months of measurements. Results show that the theoretical normal year corrected power productions in general are around 15-20% lower than expected. A probable explanation for the larger part of this bias is serious problems with the reported time-not-in-operation for wind turbines in official power production statistics. This makes it impossible to compare actual power production with theoretically derived without more detailed information. The theoretically derived Geostrophic Wind Index correlates well to measurements, however a theoretically expected cubed relationship of wind speed seem to account for the total energy of the wind. Such an amount of energy can not be absorbed by the wind turbines when wind speed conditions are a lot higher than normal. / Vindklimatet vid tänkbara platser för uppförande av vindkraftverk är avgörande när det beslutas huruvida det är en lämplig placering eller ej. Bedömning av vindklimatet görs vanligtvis genom vindmätningar på plats under ett antal månader. Under de senaste åren har en vindkarteringsdatabas utvecklats vid Institutionen för Geovetenskaper, Meteorologi vid Uppsala universitet. Databasen baseras på modellkörningar av en högre ordningens mesoskale-modell, MIUU-modellen, i kombination med klimatologisk statistik för den geostrofiska vinden. Denna används numera som komplement till vindmätningar på plats, vilket snabbar upp bedömningen av lämpliga platser. Mot denna bakgrund har en studie genomförts som undersöker hur bra faktisk energiproduktion under åren 2004-2006 från 21 vindkraftverk stämmer överens med teoretiskt härledd förväntad energiproduktion för motsvarande platser. Om teoretiskt härledd energiproduktion baserad på långtidsstatistik ska jämföras med mätningar från en kortare tidsperiod måste korrektion ske för att kunna göra relevanta jämförelser. Denna normalårskorrektion genomförs med hjälp av olika vindenergiindex. En utvärdering av de som finns allmänt tillgängliga (Svenskt vindindex och Danskt vindindex) och ett som härletts teoretiskt från fysikaliska samband och NCEP/NCAR återanalysdata (Geostrofiskt vindindex) görs. Inledande tester antyder att man får varierande resultat med de tre indexen och en djupare utvärdering genomförs, framförallt av det Geostrofiska vindindexet där vindmätningar används för att söka verifiera dess giltighet. När kortare tidsbegränsade mätperioder korrigeras till ett långtidsmedelvärde förväntas en större statistisk spridning vid kortare mätperioder, minskande med ökande mätlängd. För att undersöka detta antagande används 7 års vindmätningar som korrigeras med det Geostrofiska vindindexet. I detta simuleras ett antal hypotetiskt tänkta mätperioder av olika längd. När en mätperiod av specifik längd normalårskorrigeras minskar den statistiska spridningen kraftigt under de första 10 månaderna. En halvering av den inledande statistiska spridningen kan ses efter endast 5 månaders mätningar. Resultaten visar att teoretiskt härledd normalårskorrigerad energiproduktion generellt är ungefär 15-20% lägre än väntat. En trolig förklaring till merparten av denna skillnad är allvarliga problem med rapporterad hindertid för vindkraftverk i den officiella statistiken. Något som gör det omöjligt att jämföra faktisk energiproduktion med teoretiskt härledd utan mer detaljerad information. Det teoretiskt härledda Geostrofiska vindindexet stämmer väl överens med vindmätningar. Ett teoretiskt förväntat förhållande där energi är proportionellt mot kuben av vindhastigheten visar sig rimligen ta hänsyn till den totala energin i vinden. En sådan energimängd kan inte tas till vara av vindkraftverk när vindhastighetsförhållandena är avsevärt högre än de normala.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-8023 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Högström, Martin |
| Publisher | Uppsala universitet, Luft- och vattenlära, Uppsala : Luft- och vattenlära |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, 1650-6553 ; 141 |
Page generated in 0.0027 seconds