UWM an der Hochschule Für Angewandte Wissenschaften Hamburg | Karteikarten & Zusammenfassungen

Lernmaterialien für UWM an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg

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Warum sollten bei einer Prognose der Windverhältnisse  nur vollständige Jahre an Wind-Messdaten verwendet werdent?

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Damit keine Verfälschung der Prognose entsteht. Angenommen, es würden nur die Winterzeiträume eines Jahres messtechnisch erhoben und von diesen Daten dann Rückschlüsse auf die Windverteilung des gesamten Jahres gezogen, wäre der prognostizierte Wind größer als der Tatsächliche, weil im Winter allgemein höhere Windgeschwindigkeiten herrschen.
In der Statistik würde dieser Fehler als „Seasonal Bias“ bezeichnet werden. Ein Bias ist ein Fehler in der Datenerhebung. Daher sollten stets gesamte Jahre als Messzeiträume betrachtet werden (z.B. Juni – Juni).

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Erläutern Sie den Begriff Orographie. Wie wirkt sich diese auf den Wind aus?

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Orographie beschreibt das Höhenprofil eines Geländes. Dieses hat einen maßgeblichen Einfluss auf den Wind. Z.B. zeigten die Ergebnisse des Askervein Hill Experiments, dass je nach Steigung auf Bergen der Wind bis zu 80% höher sein kann als die ungestörte Windgeschwindigkeit.
An sehr steilen Berghängen (30-40% Steigung) kann sich allerdings die Strömung ablösen, was eine geringere Geschwindigkeitszu- und abnahme bewirkt.

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Was ist die atmosphärische Grenzschicht?

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Dies ist die untere Schicht der Atmosphäre. Hier interagiert der Wind mit dem Boden, was unter
anderem auch Turbulenzen erzeugt. Der Wind wird beeinflusst durch die Reibung am Boden,
die Oberflächenkontur und die vertikale Verteilung von Druck und Temperatur.

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Warum werden GWC’s immer mit verschiedenen Rauigkeitslängen angegeben?

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GWC=generalized wind climate. Hier sind alle lokalen Eigenschaften des Standorts (Orographie, Rauigkeit und Hindernisse) herausgerechnet. Für die Berechnung des Windes wird aber eine Rauigkeitslänge benötigt. Daher wird in einem GWC die Windgeschwindigkeit jeweils für verschiedene Rauigkeitslängen angegeben.

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Welche Auswirkungen hat eine labile Schichtung auf die Turbulenz?

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Bei einer labilen Schichtung ist die bodennahe Luft wärmer als die darüber liegende. Da warme
Luft eine geringere Dichte hat als kalte Luft, erfolgt in dieser Situation ein hoher vertikaler Austausch
der Luftmassen. Das führt zu einer hohen Turbulenz.

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Warum wird empfohlen, möglichst viele Jahre Windmessdaten zu verwenden, wenn man den Ertrag eines Standorts prognostizieren möchte?

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Weil es Schwankungen in der jährlichen Windgeschwindigkeit gibt. Je länger der Messzeitraum, desto geringer die Gefahr, dass nur besonders gute oder besonders schlechte Windjahre in die Berechnung mit eingehen. Diese Maßnahme verhindert einen sogenannten „Climate Bias“.

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Warum ist die Angabe eines geodätischen Datums erforderlich?

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Ein geodätisches Datum beschreibt die Lage des Koordinatensystems einer Karte. Es gibt viele z.T. länderspezifische geodätische Daten, die voneinander abweichen. Wäre für eine Karte ein falsches Datum eingestellt würden sich Abweichungen ergeben.

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Warum ist lineare Interpolation zwischen zwei Messmasten ungeeignet?

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Der lokale Wind wird durch Orographie, Rauigkeit und Hindernisse beeinflusst. Eine lineare Interpolation
der Windgeschwindigkeiten zwischen zwei Messmasten würde diese Einflussfaktoren
nicht vollständig berücksichtigen und wäre daher unbrauchbar.

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Warum lassen sich Gezeiten im Gegensatz zu vielen anderen erneuerbaren Energien sehr gut vorhersagen?

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Die gezeitenerzeugenden Kräfte werden durch die Konstellationen von Sonne und Mond er-zeugt, die sehr genau berechenbar sind. Wind kann zwar einen Einfluss auf die Gezeiten ausü-ben, dieser ist jedoch relativ gering.

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Was ist mit Springverspätung gemeint?

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An manchen Orten tritt das größte Springhoch- bzw. Niedrigwasser nicht direkt zur Zeit des Voll- oder Neumonds auf, sondern erst einige Zeit danach. Beispielsweise sind das in Hamburg 36h.

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Warum ist die Vorstellung von einem „Flutberg“, der vom Mond angezogen, wird sehr missverständlich?

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Erst die Erklärung, dass die Gezeiten eine Zusammensetzung verschiedener harmonischer Wel-len sind, die sich auch entsprechend wie Wellen verhalten (Reflexion, stehende Wellen, Reso-nanz usw.) lässt verschiedenste Phänomene der Gezeiten (unterschiedliche Tidenhübe, Spring-verspätung, asymmetrische Tiden usw.) erklären.
Die Vorstellung, dass der Mond Wassermassen auf eine Seite der Erde zieht, die sich zu einem Flutberg anhäufen und dem sich die Erde dreht, widerspricht all diesen Beobachtungen.

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Warum ist es in WAsP wichtig, dass Messmast und Turbinenstandort im gleichen Mesoscale-Wind stehen?

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WAsP arbeitet im Microscale-Bereich. Der Wind des Messmasts wird um die standortspezifische Topograhie bereinigt und ein dazu passender geostrophischer Wind berechnet, der im Anschluss an die Topographie des Turbinenstandorts umgerechnet wird.
Angenommen der Messmast stünde in einem Mesoscale-Wind (z.B. ein Berg-Tal-Wind), der jedoch nicht im Bereich des Turbinenstandorts weht, würde die Prognose der Windverhältnisse am Turbinenstandort viel besser ausfallen, als sie tatsächlich ist.

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Q:

Warum sollten bei einer Prognose der Windverhältnisse  nur vollständige Jahre an Wind-Messdaten verwendet werdent?

A:

Damit keine Verfälschung der Prognose entsteht. Angenommen, es würden nur die Winterzeiträume eines Jahres messtechnisch erhoben und von diesen Daten dann Rückschlüsse auf die Windverteilung des gesamten Jahres gezogen, wäre der prognostizierte Wind größer als der Tatsächliche, weil im Winter allgemein höhere Windgeschwindigkeiten herrschen.
In der Statistik würde dieser Fehler als „Seasonal Bias“ bezeichnet werden. Ein Bias ist ein Fehler in der Datenerhebung. Daher sollten stets gesamte Jahre als Messzeiträume betrachtet werden (z.B. Juni – Juni).

Q:

Erläutern Sie den Begriff Orographie. Wie wirkt sich diese auf den Wind aus?

A:

Orographie beschreibt das Höhenprofil eines Geländes. Dieses hat einen maßgeblichen Einfluss auf den Wind. Z.B. zeigten die Ergebnisse des Askervein Hill Experiments, dass je nach Steigung auf Bergen der Wind bis zu 80% höher sein kann als die ungestörte Windgeschwindigkeit.
An sehr steilen Berghängen (30-40% Steigung) kann sich allerdings die Strömung ablösen, was eine geringere Geschwindigkeitszu- und abnahme bewirkt.

Q:

Was ist die atmosphärische Grenzschicht?

A:

Dies ist die untere Schicht der Atmosphäre. Hier interagiert der Wind mit dem Boden, was unter
anderem auch Turbulenzen erzeugt. Der Wind wird beeinflusst durch die Reibung am Boden,
die Oberflächenkontur und die vertikale Verteilung von Druck und Temperatur.

Q:

Warum werden GWC’s immer mit verschiedenen Rauigkeitslängen angegeben?

A:

GWC=generalized wind climate. Hier sind alle lokalen Eigenschaften des Standorts (Orographie, Rauigkeit und Hindernisse) herausgerechnet. Für die Berechnung des Windes wird aber eine Rauigkeitslänge benötigt. Daher wird in einem GWC die Windgeschwindigkeit jeweils für verschiedene Rauigkeitslängen angegeben.

Q:

Welche Auswirkungen hat eine labile Schichtung auf die Turbulenz?

A:

Bei einer labilen Schichtung ist die bodennahe Luft wärmer als die darüber liegende. Da warme
Luft eine geringere Dichte hat als kalte Luft, erfolgt in dieser Situation ein hoher vertikaler Austausch
der Luftmassen. Das führt zu einer hohen Turbulenz.

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Q:

Warum wird empfohlen, möglichst viele Jahre Windmessdaten zu verwenden, wenn man den Ertrag eines Standorts prognostizieren möchte?

A:

Weil es Schwankungen in der jährlichen Windgeschwindigkeit gibt. Je länger der Messzeitraum, desto geringer die Gefahr, dass nur besonders gute oder besonders schlechte Windjahre in die Berechnung mit eingehen. Diese Maßnahme verhindert einen sogenannten „Climate Bias“.

Q:

Warum ist die Angabe eines geodätischen Datums erforderlich?

A:

Ein geodätisches Datum beschreibt die Lage des Koordinatensystems einer Karte. Es gibt viele z.T. länderspezifische geodätische Daten, die voneinander abweichen. Wäre für eine Karte ein falsches Datum eingestellt würden sich Abweichungen ergeben.

Q:

Warum ist lineare Interpolation zwischen zwei Messmasten ungeeignet?

A:

Der lokale Wind wird durch Orographie, Rauigkeit und Hindernisse beeinflusst. Eine lineare Interpolation
der Windgeschwindigkeiten zwischen zwei Messmasten würde diese Einflussfaktoren
nicht vollständig berücksichtigen und wäre daher unbrauchbar.

Q:

Warum lassen sich Gezeiten im Gegensatz zu vielen anderen erneuerbaren Energien sehr gut vorhersagen?

A:

Die gezeitenerzeugenden Kräfte werden durch die Konstellationen von Sonne und Mond er-zeugt, die sehr genau berechenbar sind. Wind kann zwar einen Einfluss auf die Gezeiten ausü-ben, dieser ist jedoch relativ gering.

Q:

Was ist mit Springverspätung gemeint?

A:

An manchen Orten tritt das größte Springhoch- bzw. Niedrigwasser nicht direkt zur Zeit des Voll- oder Neumonds auf, sondern erst einige Zeit danach. Beispielsweise sind das in Hamburg 36h.

Q:

Warum ist die Vorstellung von einem „Flutberg“, der vom Mond angezogen, wird sehr missverständlich?

A:

Erst die Erklärung, dass die Gezeiten eine Zusammensetzung verschiedener harmonischer Wel-len sind, die sich auch entsprechend wie Wellen verhalten (Reflexion, stehende Wellen, Reso-nanz usw.) lässt verschiedenste Phänomene der Gezeiten (unterschiedliche Tidenhübe, Spring-verspätung, asymmetrische Tiden usw.) erklären.
Die Vorstellung, dass der Mond Wassermassen auf eine Seite der Erde zieht, die sich zu einem Flutberg anhäufen und dem sich die Erde dreht, widerspricht all diesen Beobachtungen.

Q:

Warum ist es in WAsP wichtig, dass Messmast und Turbinenstandort im gleichen Mesoscale-Wind stehen?

A:

WAsP arbeitet im Microscale-Bereich. Der Wind des Messmasts wird um die standortspezifische Topograhie bereinigt und ein dazu passender geostrophischer Wind berechnet, der im Anschluss an die Topographie des Turbinenstandorts umgerechnet wird.
Angenommen der Messmast stünde in einem Mesoscale-Wind (z.B. ein Berg-Tal-Wind), der jedoch nicht im Bereich des Turbinenstandorts weht, würde die Prognose der Windverhältnisse am Turbinenstandort viel besser ausfallen, als sie tatsächlich ist.

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