Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6...

16
1 Risø’s mission is to create new knowledge based on world-class research, and to ensure that our knowledge is used to promote the development of an innovative and sustainable society www.risoe.dk Offshore winds from satellite Charlotte Bay Hasager, Merete Bruun Christiansen, Poul Astrup, Morten Nielsen Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007 Kartleggning av offshore vindforhold ved bruk av satellittobservasjoner Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007 Offshore wind energy Elsam A/S

Transcript of Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6...

Page 1: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

1

Risø’s mission is to create new knowledge based on world-class research, and to ensure that our knowledge is used to promote the development of an innovative and sustainable society www.risoe.dk

Offshore winds from satellite

Charlotte Bay Hasager, Merete Bruun Christiansen, Poul Astrup,Morten Nielsen

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Kartleggning av offshore vindforhold ved bruk av satellittobservasjoner

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Offshore wind energy

Elsam A/S

Page 2: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

2

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Based on radar satellite images of high resolution

Horns Rev

Offshore Wind Farm

BlaavandshukMet. mast

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

We calculatefrom radar raw data tosatellite wind maps

Envisat ASAR

Page 3: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

3

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Weibull fit for 91 wind maps

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Wind speed [m s-1]

Freq

uenc

y [%

]

a.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Wind speed [m s-1]

Freq

uenc

y [%

]

b.

Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed

U = 7.6 m/s

E = 422 W/m2

U = 7.3 m/s

E = 421 W/m2

Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind Atlas):

U = 7.3 m/s

E = 456 W/m2

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Wind distribution from 91 SAR scenes

Directions from image, LG supervised

Directions from met. mast Directions from image, LG automatic

Deviation from mast = 21°

(U > 5 m/s, N = 78)

Deviation from mast = 33°

(U > 5 m/s, N = 78)

Page 4: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

4

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Atmospheric influences- altering the vertical wind profile

SD [m s-1] Bias [m s-1] R2 NOnshore winds 1.10 -0.06 0.89 49Offshore winds 1.08 -0.52 0.88 42

SD [m s-1] Bias [m s-1] R2 NStable 1.47 -0.86 0.88 11Near-neutral 0.95 -0.13 0.93 22Unstable 1.06 -0.26 0.85 52

SD [m s-1] Bias [m s-1] R2 NNo wind farm 0.93 -0.57 0.90 46Wind farm 1.20 0.04 0.87 45

Page 5: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

5

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Mean wind speed based on 20 Envisat ASAR images

Page 6: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

6

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Page 7: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

7

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Visit our online wind maps based on Envisat ASAR at

http://www.risoe.dk/galathea/opslag/satellit_arkiv.htm

Merete Bruun Christiansenin cooperation with JHU APL (USA)

Page 8: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

8

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Horns Rev, Elsam A/S

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Courtesy: Poul Astrup

Page 9: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

9

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

QuikScat North

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

QuikScat East

Page 10: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

10

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

QuikScat South

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

QuikScat West

Page 11: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

11

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Weibull A and k per sector in WASP tab-file format available

QuikScat Mean wind speed 5 years

Number of observations: 3650 (twice per day for 5 years)

Grid cell:

ca. 25 km

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Cape Verde

Page 12: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

12

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

QuikSCAT wind maps for 7 years

Page 13: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

13

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

QuikSCAT wind maps for 7 years

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

2.269.067.957.75 E, 55.50 NDenmark

2.4412.8811.267.5 W, 56.50 SCape Horn

4.578.868.04334.25 E, 16.75 NCape Verde

Weibull kWeibull A(m/s)

Mean wind speed(m/s)

Longitude and latitude(°)

QuikSCAT wind maps for 7 years

Page 14: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

14

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Wind farm

ERS

Horns Rev

Merete Bruun Christiansen

Wind farm wake effects

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Page 15: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

15

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Airborne SAR (E-SAR)

12 October 2003

Wind

Met. mast

5 flight tracks in C-band VV

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Winds from E-SAR in CVV

Wind farm Wind farm

Wind Wind

Wind speed Velocity deficitMerete Bruun Christiansen

Page 16: Offshore winds from satellite · Meteorology mast wind speed Satellite wind map wind speed U = 7.6 m/s E = 422 W/m2 U = 7.3 m/s E = 421 W/m2 Horns Rev Fyrskib, 1962-80 (European Wind

16

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Vindkraft FoU Seminar - vinn eller forsvinn? Trondheim, Norge, 25-26 Januar 2007

Wind resources can be estimated from satellite wind maps as a supplement to in-situ data:

•ERS SAR and Envisat ASAR with high spatial but low temporal resolution

•QuikSCAT with medium spatial but high temporal resolution

Wake velocity deficit can be quantified from SAR satellite and airborne wind maps.

Conclusions