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DEWI  MAGAZIN  NO.  44,  FEBRUARY  2014

measurement  locations  the  upper  limit  in  turbulence  category ­
  A  was  exceeded  two  to  four  times  (see  Tab.  2,
Fig.  4).
For  example  at  100  m  height,  which  is  a  typical  hub  height
of  offshore  wind  turbines,  at  FIN03  the  wind  speed
increased  from  23  m/s  to  37  m/s  within  10  minutes  (Fig.  2)
which  equals  to  14  m/s  per  10  minutes.  Such  a  sudden
increase  of  wind  speed  could  lead  to  serious  loads  on
rotor,  drive  train  or  wind  turbine  structure  of  a  nearby
wind  turbine  (e.g.  at  wind  farm  DanTysk  which  is  under
construction  and  in  short  distance  to  FIN03)  if  it  was  not
operating  in  save  mode  yet  after  a  shut  down  due  to
storm.  The  change  of  wind  direction  of  ca.  70°  from  220°
to  290°  observed  at  the  same  time  could  also  pose  a  tremendous ­
  challenge  to  the  yaw  drive  in  the  nacelle  of  a
wind  turbine.
This  shows  the  necessity  for  ongoing  discussion  of  standards ­
  due  to  current  research  results.
Acknowledgement
This  article  was  produced  within  the  research  project
"FINO-Wind"  which  is  supported  by  the  Federal  Ministry
for  the  Environment,  Nature  Conservation  and  Nuclear
Safety  and  Projektträger  Jülich.  The  objective  of  the
research  project  is  the  development  of  standardizations
for  the  analysis  of  the  meteorological  measurements  at
FINOl,  2  and  3.  This  is  to  ensure  on  the  one  hand  a  better
comparability  of  the  data  of  the  three  platforms  as  well  as
a  consistent  archiving  in  the  BSH  FINO  database.  On  the
other  hand  the  results  of  the  wind  speed  measurements
shall  be  compared  with  regard  to  the  wind  climates  in  the
North  and  Baltic  Sea.  If  applicable,  suggestions  for  the
adjustment  of  the  technical  measurement  system  and  the
data  analysis  shall  be  developed.
For  more  information  see  www.dwd.de/fino-wind.

Literatur
[IEC61400-1]  IEC  64100-1  International  Standard  Wind  turbines ­
  -  Part  1:  Design  requirements.
[DWD  2013a]  Deutscher  Wetterdienst:  Orkantief  CHRISTIAN  am
28.  Oktober  2013,  www.dwd.de,  Stand:
13.11.2013.
[DWD  2013b]  Deutscher  Wetterdienst:  Orkantief  XAVER  über
Nordeuropa  vom  5.  bis  7.  Dezember  2013,
www.dwd.de,  Stand:  30.12.2013.
[DWD  Wetterlexikon]  www.dwd.de,  Stand:  20.01.2014.

Position  FIN03  insgesamt  weniger  sprunghaft  aus,  d.h.  mit
wesentlich  weniger  abrupten  Windgeschwindigkeits-  und
Windrichtungsänderungen.  Xaver  wies  allerdings  eine
wesentlich  längere  Wirkdauer  auf,  mit  Windgeschwindigkeiten ­
  von  deutlich  über  30  m/s  (im  10-Minuten-Mittel  auf
100  m  Flöhe),  die  über  Zeiträume  von  mehreren  Stunden
anhielten.  Der  Wert  von  25  m/s  wurde  sogar  während  einer
Dauer  von  mehr  als  24  Stunden  überschritten  (Abb.  2).
Dies,  zusammen  mit  der  vorherrschenden  nordwestlichen
Windrichtung,  hat  zu  den  z.T.  sehr  schweren  Sturmfluten  an
der  deutschen  Nordseeküste  geführt.  Die  maximal  erreichten ­
  Windgeschwindigkeiten  während  dieses  Orkans  lagen
auf  der  Position  FIN03  nur  unwesentlich  unter  denen  von
Christian.  Laut  Aussage  des  Betreibers  hat  FIN03  beide
Stürme  ohne  nennenswerte  Schäden  überstanden.
Wasserstand  und  Seegang
An  den  Nordseeplattformen  FINOl  und  FIN03  hat  der
Orkan  Christian  im  Vergleich  mit  normalen  Tiden  für  einen
ca.  0,5  m  -  1  m  höheren  Wasserstand  gesorgt  (Abb.  3).  Die
Dauer  des  Orkans  betrug  aber  nur  einen  kompletten  Tidenzyklus, ­
  so  dass  die  nächsten  Gezeiten  wieder  reguläre  Wasserstände ­
  zeigten.  In  der  Ostsee  (FIN02)  führte  der  starke
Wind  aus  westlichen  Richtungen  zu  einem  kurzzeitigen  Niedrigwasser. ­

An  der  FINOl  erreichte  der  Seegang  am  28.  Oktober  2013
kurz  nach  12  UTC  Werte  von  knapp  über  6  m  signifikanter
Wellenhöhe  (Fl s )  und  über  10  m  maximaler  Wellenhöhe
(H M ax)-  A n  der  FIN03  traten  die  höchsten  Wellen  etwas
später,  gegen  13:50  UTC  auf.  Hier  erreichte  Fl s  5,3  m  und
FI Max  knapp  8  m.  An  der  Plattform  FIN02  wurden  um  17:30
UTC  für  die  Ostsee  hohe  Werte  von  4,1  m  Fl s  und  6,3  m  FI Ma)(
gemessen.  Der  Orkan  Christian  bildete,  trotz  der  extrem
hohen  Windgeschwindigkeiten,  aus  ozeanographischer
Sicht  kein  Extremereignis.
Die  an  der  Nordsee  gemessenen  Wasserstands-  und  Seegangsdaten, ­
  die  der  Orkan  Xaver  mit  sich  brachte,  zeigen
ein  anderes  Bild.  Der  Zeitraum,  über  dem  der  Sturm  in  der
Deutschen  Bucht  tobte,  war  mit  zweieinhalb  Tagen  deutlich ­
  länger.  Der  Wasserstand  erhöhte  sich  über  mehrere
Tiden,  da  das  Wasser  bei  Ebbphasen  nur  noch  geringfügig
nach  Westen  abfließen  konnte.  An  den  Stationen  FINOl
und  FIN03  war  der  Wasserstand  bei  Ebbe  in  der  Nacht  vom
5.  auf  den  6.  Dezember  deutlich  höher  als  normalerweise
die  Flochwasser.  An  der  Nordseeküste  liefen  extreme
Sturmfluten  auf.  Auch  der  Seegang  baute  sich  über  mehrere ­
  Tage  auf  und  erreichte  gemessene  Werte  von  knapp
10  m  Fl s und  16  m  FI Ma)(  an  der  FINOl.  An  der  FIN03  wurden
Wellenhöhen  von  9,1  m  Fl s  und  13,5  m  FI Ma)(  gemessen.
Auswirkungen  auf  Windenergieanlagen
Für  den  Betrieb  von  Windenergieanlagen  offshore  sind
Kenntnisse  über  die  Belastungen  wie  z.B.  durch  Turbulenz,
die  auf  die  Anlagen  wirken,  unerlässlich.  Als  Richtlinie  für
die  Belastungen  auf  die  die  Anlagen  ausgelegt  sind,  wird
die  IEC  61400-1  [IEC61400-1]  verwendet.  Im  Folgenden
wird  dargestellt,  ob  und  wie  oft  die  Turbulenzintensitäten
bei  den  hier  betrachteten  Stürmen  Christian  und  Xaver  die
Grenzen  der  Turbulenzklassen  in  der  lEC-Norm  überschritten. ­