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Übersicht über die Modellierung der Leistungskurve von Windturbinen

Gegenwärtig sind drehzahlvariable Windturbinen (VSWTs) der am häufigsten installierte Windturbinentyp. Für Windenergiestudien werden sie in der Regel durch die Annäherung der Leistungskurve des Herstellers mit Hilfe einer allgemeinen Gleichung modelliert. In der Literatur finden sich mehrere Ausdrücke für diese Annäherung; es gibt jedoch nur wenige Informationen darüber, welcher am besten geeignet ist, die von einer VSWT erzeugte Energie darzustellen. Aus diesem Grund werden in diesem Beitrag die Gleichungen untersucht, die üblicherweise zur Darstellung der Leistungskurven von VSWTs verwendet werden: polynomische Leistungskurve, exponentielle Leistungskurve, kubische Leistungskurve und annähernd kubische Leistungskurve. Sie wurden mit den Leistungskurven der Hersteller verglichen, indem die Bestimmtheitsmaße als Eignungsindikatoren und die Schätzung der Energieerzeugung herangezogen wurden. Für diese Analyse wurden die Daten von fast 200 kommerziellen VSWT mit einer Leistung von 225 bis 7500 kW verwendet. Die Ergebnisse der Analyse zeigen, dass exponentielle und kubische Näherungen die höheren R2-Werte und den geringeren Fehler bei der Energieschätzung ergeben. Mit der kubischen Näherung der Leistungskurve werden recht hohe R2-Werte und niedrige Fehler bei der Energieschätzung erreicht, was diese Art der Näherung aufgrund ihrer Einfachheit sehr interessant macht. Schließlich zeigt die polynomiale Leistungskurve die schlechtesten Ergebnisse, was vor allem auf ihre Empfindlichkeit gegenüber den vom Hersteller angegebenen Daten zurückzuführen ist.