Het monitoren van windsnelheid met Sentinel-1
Wind is een belangrijke hulpbron om de transitie naar groene energie mogelijk te maken en de uitstoot van broeikasgassen, oorzaak van de klimaatverandering, een halt toe te roepen. Sentinel-1-gebaseerde waarnemingen van windsnelheid kunnen inzicht verschaffen in windpatronen in de oceaan en helpen bij het optimaliseren van de locatie van nieuwe windparken, het begrijpen van door wind veroorzaakte bewegingen/verplaatsingen van olie en plastic en het voorspellen van golven en oceaanstromingen.
Sentinel-1’s oog op de oceaan
De Synthetic Aperture Radar (SAR) sensor aan boord van de Sentinel-1 satelliet meet een signaal dat sterk gerelateerd is aan de ruwheid van het oppervlak. Boven oceanen is de wind de belangrijkste factor die de oppervlakteruwheid bepaalt. De Sentinel-1 OCeaN producten (OCN Level-2) leveren schattingen van de wind-snelheid en -richting met een resolutie van 1 km. Deze schattingen worden verkregen op basis van de relatie tussen het Sentinel-1 signaal, de oppervlakteruwheid en de windsnelheid. De temporele resolutie is gelijk aan die van de Sentinel-1 Level-1-producten en hangt af van het betrokken gebied. De Noordzee bijvoorbeeld wordt sinds het uitvallen van Sentinel-1B om de 1 tot 8 dagen geobserveerd (zal met de lancering van Sentinel 1-C weer toenemen tot om de 1 tot 3 dagen). De windsnelheidsproducten zijn waardevol voor een reeks toepassingen, zoals het voorspellen van oceaangolven en -stromingen, windenergieanalyses en het monitoren van olievlekken.
Van windsnelheid naar windenergiepotentieel
Op Sentinel-1-gebaseerde waarnemingen van de windsnelheid kunnen worden gebruikt om het windvermogen dat door windturbines wordt opgewekt te berekenen.
Deze berekeningen zijn gebaseerd op enkele aannames, zoals een neutrale atmosfeer, en vereisen verschillende kenmerken van de windturbines:
- Hoogte van de turbine, om de windsnelheid aan de oppervlakte om te rekenen naar de windsnelheid bij de turbine
- Rotordiameter, om het rotoroppervlak van de turbine te berekenen
- Mechanische en elektrische conversiecoëfficiënt, d.w.z. de fractie van inkomende windkracht die door de turbine in mechanisch vermogen kan worden omgezet
- Nominaal vermogen, d.w.z. het maximale vermogen dat de turbine kan produceren
- Cut-in en cut-out windsnelheid, d.w.z. de snelheden waarbij de turbine start en stopt met werken.
Als deze kenmerken bekend zijn, kunnen ruimtelijke en temporele trends in het windenergiepotentieel worden geanalyseerd om de locatie van toekomstige windparken te optimaliseren.
Analyseer het windenergiepotentieel op een specifieke locatie
Windenergie in de Belgische Noordzee
Het Belgische deel van de Noordzee telt momenteel acht windparken met 399 windturbines (status februari 2023). Deze hebben een totale capaciteit van 2262 MW, wat overeenkomt met ongeveer 10% van het totale elektriciteitsverbruik in België. Op basis van het aantal turbines en hun kenmerken kan voor elk park de opgewekte windenergie worden berekend. De gegevens van Elia, de Belgische transmissienetbeheerder voor hoogspanning, worden gebruikt om de op Sentinel-1 gebaseerde gegevens te valideren.
6.8 m/s
Door in 2022 de windsnelheid te analyseren, kunnen we de verschillende stormen identificeren die NW-Europa in januari en februari teisterden. In de zomer zorgde een langdurige hogedrukzone dan weer voor hoge temperaturen en weinig wind. De jaargemiddelde windsnelheid in de regio van het windpark bedroeg 6.8 m/s.
2.3 GW
Het opgewekte windvermogen volgt een soortgelijk patroon als de windsnelheid, variërend tussen 13.7 en 2261.2 MW over de 2022 Sentinel-1 opnames. In de winter en de herfst werd de nominale windsnelheid meermaals overschreden.
0.93
De op Sentinel-1-gebaseerde vermogensramingen komen goed overeen met het werkelijk opgewekte windvermogen. Voor 2022 was de correlatie tussen beiden 0,93, met een positieve bias van 159 MW.
Virtual Machines
Terrascope cloud virtuele machines hebben alle satellietgegevens lokaal beschikbaar voor verwerking en analyse.
Open Data
Open gegevens stimuleren ontwikkelingen binnen en over domeinen heen. Hier werden door Elia verstrekte open gegevens gebruikt om de op Sentinel-1 gebaseerde waarden te valideren.
