Handbuch der Windenergie Teil 1: Technische Parameter von Windenergie
Abkürzungsverzeichnis der Einheiten
m = Meter = 3,28 ft
s = Sekunde
h = Stunde
N = Newton
W = Watt
HP = Pferdstärken
J = Joule
cal = Kalorie
toe = Tonnen-Öl- Gleichwert
Hz= Hertz

10 -12 = p piko = 1/1 000 000 000 000
10 -9 = n nano = 1/1 000 000 000
10 -6 = µ mikro = 1/1 000 000
10 -3 = m milli = 1/1000
10 3 = k kilo = 1 000 = Tausend
10 6 = M Mega = 1 000 000 = Millionen
10 9 = G Giga = 1 000 000 000 = Milliarden
10 12 = T Tera = 1 000 000 000 000
10 15 = P Peta = 1 000 000 000 000 000
Windgeschwindigkeit
1 m/s = 3,6 km/h = 2,237 mph = 1,944 Knoten
1 Knoten = 1 Seemeile pro Stunde = 0,5144 m/s = 1,852 km/h = 1,125 mph
Windgeschwindigkeitstabelle
Windgeschw. in 10 m Höhe
Beaufort-Skala (veraltet)
Wind
m/s
Knoten
0,0-0,4
0,0-0,9
0
Windstille
0,4-1,8
0,9-3,5
1
leichte Brise
1,8-3,6
3,5-7,0
2
3,6-5,8
7-11
3
5,8-8,5
11-17
4
mäßiger Wind
8,5-11
17-22
5
frischer Wind
11-14
22-28
6
starker Wind
14-17
28-34
7
17-21
34-41
8
Sturm
21-25
41-48
9
25-29
48-56
10
sehr starker Sturm
29-34
56-65
11
>34
>65
12
Orkan
Rauhigkeitsklassen und Rauhigkeitslängen
Die Rauhigkeitsklasse wird im Europäischen Windatlas auf Basis der Rauhigkeitslänge z 0 in Meter definiert. Letztere beschreibt die Höhe über dem Boden, wo die Windgeschwindigkeit theoretisch gleich Null ist. ln bezeichnet die natürliche Logarithmusfunktion.
if (Länge <= 0.03)
Klasse = 1.699823015 + ln(Länge)/ln(150)
if (Länge > 0.03)
Klasse = 3.912489289 + ln(Länge)/ln(3.3333333)

Sie können den Calculator unten verwenden, um die Rauhigkeitslänge oder die Rauhigkeitsklasse zu berechnen.
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CALCULATOR
Rauhigkeitsklasse-Calculator
Rauhigkeitslänge m =Rauhigkeitsklasse
Rauhigkeitsklassen und Rauhigkeitslängen (Tabelle)
Rauhigkeits- klassen
Rauhigkeits- längen m
Energie- index (Prozent)
Typen von Geländeoberflächen
0
0,0002
100
Wasserflächen
0,5
0,0024
73
Offenes Terrain mit glatter Oberfläche, z.B. Beton, Landebahnen auf Flughäfen, gemähtes Gras etc.
1
0,03
52
Offenes landwirtschaftliches Gelände ohne Zäune und Hecken, evtl. mit weitläufig verstreuten Gebäuden. Sehr sanfte Hügel.
1,5
0,055
45
Landwirtschaftliches Gelände mit einigen Häusern und 8 Meter hohen Hecken im Abstand von ca. 1250 Meter
2
0,1
39
Landwirtschaftliches Gelände mit einigen Häusern und 8 Meter hohen Hecken im Abstand von ca. 500 Meter
2,5
0,2
31
Landwirtschaftliches Gelände mit vielen Häusern, Büschen und Pflanzen, oder 8 Meter hohe Hecken im Abstand von ca. 250 Meter
3
0,4
24
Dörfer, Kleinstädte, landwirtschaftliches Gelände mit vielen oder hohen Hecken, Wäldern und sehr rauhes und unebenes Terrain.
3,5
0,8
18
Größere Städte mit hohen Gebäuden.
4
1,6
13
Großstädte mit hohen Gebäuden und Wolkenkratzern.
Definitionen gemäß Europäischer Windatlas, WAsP. Praktische Beispiele finden sich bei der Berechnung der Windgeschwindigkeit im Abschnitt "Streifzug durch die Welt der Windenergie"

Luftdichte bei atmosphärischem Luftdruck
Temperatur
° Celsius
Temperatur ° Farenheit
Dichte, d.h. Masse der trockenen Luft kg/m 3
Max. Wassergehalt kg/m 3
-25
-13
1,423
-20
-4
1,395
-15
5
1,368
-10
14
1,342
-5
23
1,317
0
32
1,292
0,005
5
41
1,269
0,007
10
50
1,247
0,009
15
59
1,225 *)
0,013
20
68
1,204
0,017
25
77
1,184
0,023
30
86
1,165
0,030
35
95
1,146
0,039
40
104
1,127
0,051
*) Die Dichte von trockener Luft bei normalem atmosphärischen Druck auf Meereshöhe bei 15° C wird in der Windindustrie als Standard verwendet.

Viskosität der Luft
Temperatur
° Celsius
μ, Dynamische Viskosität
ν, Kinematische Viskosität
-40
1,51 E -5
0,99 E -5
0
1,71 E -5
1,33 E -5
20
1,80 E -5
1,50 E -5
50
1,95 E -5
1,79 E -5
Bemerkung: E-5 ist eine exponentielle Schreibweise, d.h. die Zahl muß mit 0,00001 multiplizert werden.
Leistung des Windes **)
m/s
W/m 2
m/s
W/m 2
m/s
W/m 2
0
0
8
313,6
16
2508,8
1
0,6
9
446,5
17
3009,2
2
4,9
10
612,5
18
3572,1
3
16,5
11
815,2
19
4201,1
4
39,2
12
1058,4
20
4900,0
5
76,5
13
1345,7
21
5672,4
6
132,3
14
1680,7
22
6521,9
7
210,1
15
2067,2
23
7452,3
**) für eine Luftdichte von 1,225 kg/m 3 , das entspricht trockener Luft bei normalem atmosphärischem Luftdruck auf Meereshöhe bei 15° C.
Die Formel für die Leistung pro m 2 in Watt = 0,5 * 1,225 * v 3 , wobei v die Windgeschwindigkeit in m/s ist.
Achtung:
Obwohl die Leistung des Windes bei einer Geschwindigkeit von z.B. 7 m/s 210 W/m 2 beträgt, sollten Sie beachten, daß die Windleistung eines Standorts mit einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 7 m/s typischerweise rund doppelt so groß ist. Um das zu verstehen, können Sie die entsprechenden Seiten des Streifzugs nachlesen, beginnend mit der Weibull-Verteilung bis zur Leistungsdichtefunktion.
Standarddefinition der Windklassen "Wind Class" (nur in den USA verwendet)
Klasse
30 m Höhe
50 m Höhe
Wind-
geschw.
m/s
Wind-
leistung
W/m 2
Wind-
geschw.
m/s
Wind-
leistung
W/m 2
1
0-5,1
0-160
0-5,6
0-200
2
5,1-5,9
160-240
5,6-6,4
200-300
3
5,9-6,5
240-320
6,4-7,0
300-400
4
6,5-7,0
320-400
7,0-7,5
400-500
5
7,0-7,4
400-480
7,5-8,0
500-600
6
7,4-8,2
480-640
8,0-8,8
600-800
7
8,2-11,0
640-1600
8,8-11,9
800-2000
© Copyright 1997-2003 Verband der dänischen Windkraftindustrie
Letzte Änderung 12. Mai 2003
http://www.windpower.org/de/stat/unitsw.htm
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