Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine meteorologische Messanordnung mit wenigstens einem sich von einem Untergrund aus nach oben erstreckenden, meteorologischen Mast, der einen oder mehrere Windmesser trägt, wobei der oder wenigstens einer der

Windmesser im Bereich der oberen Mastspitze angeordnet und als Fernwindmesser ausgebildet ist, mittels welchem

Windeigenschaften an einem oder mehreren fernen Messorten messbar sind, die oberhalb des und im Abstand zu dem

Fernwindmesser liegen.

Ein meteorologischer Mast, mittels welchem die

Windgeschwindigkeit und die Windrichtung gemessen werden können, ist aus der EP 2 128 438 A2 bekannt.

Die EP 2 080 901 A2 offenbart ein Verfahren zum Schätzen der Eigenschaften des frei strömenden Winds für eine einen Rotor umfassende Windkraftanlage, wobei die Windgeschwindigkeit an der Gondel der Windkraftanlage geschätzt wird, aus der geschätzten Windgeschwindigkeit wenigstens eine

Winkelposition des Rotors zum Messen der Windeigenschaften an der Gondel bestimmt wird und dann die Windeigenschaften an der Gondel bei der zuvor bestimmten Winkelposition des Rotors gemessen werden. Dadurch sei auf einen meteorologischen Mast verzichtbar .

Die DE 10 2004 051 843 AI offenbart eine Windenergieanlage mit einem Unterbau, einem darauf angeordneten Maschinenhaus, das mittels einer Schwenkeinrichtung azimutverstellbar ist, einem Rotor, der drehbar an einer Stirnseite des

Maschinenhauses angeordnet ist und einen Generator zur

Erzeugung elektrischer Energie antreibt, Messeinrichtungen zur Messung von Windgeschwindigkeit, Windrichtung sowie für eine elektromechanische Quantität, und einer Steuerung für die Schwenkeinrichtung. Einer der Sensoren ist als ein

Schalenkreuzanemeter ausgebildet und dient zur Bestimmung der Windstärke. Ein anderer der Sensoren ist als Windfahne ausgebildet und dient zur Ermittlung der Windrichtung. Die Steuerung mit ihren Sensoren für die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung kann auf dem Maschinenhaus der

Windenergieanlage oder auf einem gesonderten Turm angeordnet sein .

Ein meteorologischer Mast wird in der Regel zum Messen von Eigenschaften des Winds in Abhängigkeit von der Höhe über einem Untergrund verwendet, auf dem der Mast aufsteht, wobei die Windeigenschaften z.B. die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung umfassen. Beispielsweise werden von einem meteorologischen Mast gelieferte Windeigenschaften für die Bewertung des Windaufkommens an einem Ort genutzt, um

beurteilen zu können, ob dieser Ort für das Errichten eines Windparks geeignet ist. Zusätzlich zu der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung umfassen die Windeigenschaften bevorzugt auch die vertikale Windscherung, wobei Messungen gezeigt haben, dass die vertikale Windscherung örtlich und zeitlich variiert .

Die Nennleistung von Windkraftanlagen nimmt seit längerer Zeit zu und kann heute in einem Bereich von mehreren Megawatt liegen, wobei Windkraftanlagen mit einer derartigen

Nennleistung auch als Multi-Megawatt-Anlagen bezeichnet werden. Mit zunehmender Nennleistung nimmt aber auch die Höhe der Rotornabe zu, sodass die Höhe der meteorologischen Masten zunehmen müsste, um die Windeigenschaften zumindest auf Höhe der Rotornabe erfassen zu können. Derzeit bestehen allerdings mehrere Gründe, die Höhe von meteorologischen Masten zu begrenzen, insbesondere auf eine Höhe von 60m oder weniger. Ein erster Grund ist, dass unterhalb einer Masthöhe von 60m keine Genehmigung der US-Luftfahrtbehörde (FAA) für das

Errichten von Masten erforderlich ist. Ein zweiter Grund ist, dass die Kosten für meteorologische Masten deutlich

ansteigen, wenn die Masthöhen 80m oder 100m übersteigen.

Wird ein meteorologischer Mast mit einer Masthöhe von 60m zur Bewertung des Windvorkommens in einer Höhe eingesetzt, die 60m übersteigt, so wird eine mathematische Extrapolation der von dem Mast gelieferten Windeigenschaften auf diese Höhe durchgeführt. Allerdings ist bekannt, dass eine derartige Extrapolation mit Fehlern verbunden ist.

Aus dem Stand der Technik sind Fernwindmesser zur Erfassung eines entfernten Windfelds bekannt. Derartige Fernwindmesser basieren auf der Ausnutzung des Doppler-Effekts, wobei die Frequenzverschiebung zwischen ausgesendeten Wellen und reflektierten Wellen ausgewertet wird. Dabei können sowohl elektromagnetische Wellen als auch Schallwellen eingesetzt werden. Die Fernwindmesser sind auf Höhe des Untergrunds angeordnet und emittieren die zu einem Strahl gebündelten Wellen nach oben. Reflektionen der Wellen an Inhomogenitäten in der Atmosphäre führen zu einem rückgestreuten Signal mit der Doppler-Frequenzverschiebung, sodass die Bestimmung der Windgeschwindigkeit in Richtung der Strahlachse möglich ist. Dabei können die Messungen an unterschiedlichen Messorten entlang des Strahls erfolgen. Wegen der Empfindlichkeit derartiger Messungen gegenüber äußeren Einflüssen,

insbesondere wegen der Möglichkeit, dass externe Signale diese Messungen beeinträchtigen, werden zur Bewertung des Windvorkommens an einem Ort die Windeigenschaften zusätzlich mittels wenigstens eines Anemometers gemessen, welches an einem meteorologischen Mast in der Nähe des Fernwindmesser angeordnet ist.

Die emittierten Wellen-Strahlen schließen eine konische oder dreieckige Form ein, um einen linear unabhängigen Satz von Geschwindigkeitswerten zu erhalten, die entlang der

Strahlachsen gemessen werden, sodass die Bestimmung der

Windgeschwindigkeit in einer beliebigen Richtung möglich ist. Folglich ist diese Messung mit einer räumlichen Mittelung verbunden, die das Addieren und Subtrahieren von Messwerten umfasst, die entlang der Strahlen an unterschiedlichen

Messorten gemessen werden. Bei Turbulenzen der Luft an den Messorten liefert diese Mittelung Windeigenschaften, die sich von mittels eines Anemometers und einer Windfahne gemessenen Windeigenschaften unterscheiden, da mittels des Anemometers und der Windfahne die Windeigenschaften in einem einzigen Raumpunkt gemessen werden. Die beiden Windeigenschaften sind somit nur eingeschränkt miteinander vergleichbar.

Daher besteht der Wunsch nach einer meteorologischen

Messanordnung, die

- kostengünstig realisiert sowie einfach transportiert und installiert werden kann,

- insbesondere keine Zulassung einer Luftfahrtbehörde

erfordert und somit bevorzugt eine maximale Höhe von weniger als 60m aufweist,

- die Messdaten liefern kann, die in einer akkuraten

Beziehung zu standardmäßigen Anemometer-Messungen stehen, sodass die Messdaten insbesondere von Kreditinstituten anerkannt werden können,

- Messungen der Windgeschwindigkeit in unterschiedlichen Höhen ermöglicht,

- Messungen in oder/oder oberhalb der Nabenhöhe von

Windkraftanlagen ermöglicht, die insbesondere 60m übersteigt,

- unempfindlich gegenüber äußeren Störquellen ist und

- gegenüber Diebstahl und Vandalismus sicherer als

bodenbasierte Messsysteme ist.

Die US 2010/0195089 AI offenbart ein Windanemometer mit einer Lichtquelle zur Abgabe von gepulstem Licht, einem Empfänger zum Empfangen von an durch die Luft beförderten Partikeln rückgestreutem Licht für jeden Lichtimpuls und einem

Prozessor zum Bestimmen des Ortes der Partikel bezüglich des Anemometers und zum Schätzen der Windgeschwindigkeit unter Verwendung von Ortsänderungen der Partikel über wenigstens ein Zeitintervall. Das Anemometer kann horizontal

ausgerichtet sein, sodass das gepulste Licht von der Windenergieanlage aus nach vorne aussendbar ist. Alternativ kann das Anemometer vertikal ausgerichtet sein, sodass das gepulste Licht von der Windenergieanlage aus nach oben aussendbar ist. Das ausgesendete Licht und das empfangene Licht können auf einem gemeinsamen Pfad laufen oder auch auf separaten Pfaden laufen. Durch die Verwendung mehrerer

Anemometer ist eine dreidimensionale Windgeschwindigkeit bestimmbar. Ferner kann das Anemometer auf einem

meteorologischen Mast angeordnet sein.

Die von dem Anemometer gelieferten Windgeschwindigkeiten sind allerdings nicht verifizierbar, sodass unplausible Messungen nicht erkannt werden können. Diese Ungewissheit ist bei dem Anemometer zu Lasten seiner Messgenauigkeit zu

berücksichtigen .

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine meteorologische Messanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Messung von Windeigenschaften bei vergleichsweise geringen Kosten auch in größeren Höhen mit einer relativ hohen Genauigkeit möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer meteorologischen Messanordnung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben .

Die erfindungsgemäße meteorologische Messanordnung,

insbesondere zur Erfassung des Windvorkommens, umfasst wenigstens einen sich von einem Untergrund aus nach oben erstreckenden, meteorologischen Mast, der einen oder mehrere Windmesser trägt, wobei der oder wenigstens einer der

Windmesser im Bereich der oberen Mastspitze angeordnet und als Fernwindmesser ausgebildet ist, mittels welchem

Windeigenschaften an einem oder mehreren fernen Messorten gemessen werden oder werden können, die oberhalb des und im Abstand zu dem Fernwindmesser liegen, und wobei wenigstens ein anderer der Windmesser im Bereich der oberen Mastsitze in enger räumlicher Nähe zum Fernwindmesser angeordnet und als lokaler Windmesser ausgebildet ist, mittels welchem

Windeigenschaften am Ort dieses Windmessers in der Nähe des Fernwindmessers messbar sind.

Mittels des Fernwindmessers ist es möglich, die

Windeigenschaften in Höhen zu messen, die oberhalb der

Masthöhe liegen. Beispielsweise können Windeigenschaften in Höhen von 100m oder mehr gemessen werden, obwohl die Masthöhe z.B. nur 60m oder weniger beträgt. Da der Fernwindmesser im Bereich der Mastspitze und somit an einer relativ hohen

Position sitzt, insbesondere untergrundfern angeordnet ist, ist eine mit dem Fernwindmesser durchgeführte Messung auch deutlich genauer als eine herkömmliche Fernwindmessung, die vom Niveau des Untergrunds aus vorgenommen wird. Der andere Windmesser wird auch als Referenzwindmesser bezeichnet.

Insbesondere sind die von dem Fernwindmesser gemessenen

Windeigenschaften unter Berücksichtigung der von dem

Referenzwindmesser gemessenen Windeigenschaften auswertbar. Beispielsweise ist eine Plausibilitätsprüfung und/oder eine Korrektur der von dem Fernwindmesser gemessenen

Windeigenschaften und/oder eine Kalibrierung des

Fernwindmessers und/oder der mittels des Fernwindmessers durchgeführten Messungen durchführbar. Somit eröffnet die Erfindung die Möglichkeit, die Windeigenschaften in größeren Höhen relativ genau zu messen. Insbesondere sind mittels des Fernwindmessers die Windeigenschaften in einer oder mehreren Höhen messbar, die auf und/oder über der Nabenhöhe einer Windkraftanlage liegen. Ferner liegt die Masthöhe bevorzugt bei oder unterhalb von 80m oder 100m, sodass der mit einer größeren Masthöhe verbundene Kostenanstieg vermieden werden kann. Vorzugsweise liegt die Masthöhe bei ca. 60m und/oder unterhalb von 60m, sodass in den USA das Einholen einer Genehmigung von der Luftfahrtbehörde FAA vermieden werden kann .

Die mittels des Fernwindmessers gemessenen Windeigenschaften umfassen bevorzugt die Windgeschwindigkeit und/oder die Windrichtung .

Die „Windgeschwindigkeit" ist bevorzugt eine vektorielle Größe mit räumlichen Komponenten. Vorzugsweise umfasst die Windgeschwindigkeit eine vertikale und zwei horizontale Komponenten. Bei einer vektoriellen Betrachtung der

Windgeschwindigkeit umfasst die Windgeschwindigkeit somit auch die Information über die Windrichtung. Die vertikale Komponente der Windgeschwindigkeit wird auch als vertikale Windgeschwindigkeit bezeichnet. Bevorzugt wird ferner eine horizontale Windgeschwindigkeit definiert, welche die beiden horizontalen Komponenten der Windgeschwindigkeit umfasst. Es ist aber auch möglich, eine horizontale Windgeschwindigkeit zu definieren, die lediglich eine der horizontalen

Komponenten der Windgeschwindigkeit umfasst. Letztes kann dann sinnvoll sein, wenn lediglich eine der horizontalen Komponenten der Windgeschwindigkeit von Interesse ist. Alternativ besteht die Möglichkeit, den Betrag der vektoriellen Windgeschwindigkeit als „Windgeschwindigkeit" zu betrachten (beispielsweise bei einer Messung der

Windgeschwindigkeit mit einem Schalenanemometer) . In diesem Fall bildet die Windrichtung eine ergänzende Information. Bevorzugt können die vektorielle Windgeschwindigkeit und/oder die vertikale Windgeschwindigkeit und/oder die horizontale Windgeschwindigkeit aus der Windrichtung und dem Betrag der Windgeschwindigkeit gebildet werden.

Der Mast erstreckt sich von dem Untergrund aus insbesondere vertikal oder im Wesentlichen vertikal nach oben. Der

Fernwindmesser ist vorzugsweise im vertikalen Abstand über dem Untergrund angeordnet. Ferner werden mittels des

Fernwindmessers die Windeigenschaften bevorzugt in einem vertikalen oder im Wesentlichen vertikalen Abstand zu dem Fernwindmesser gemessen. Die fernen Messorte liegen

vorzugsweise oberhalb der und im Abstand zu der Mastspitze.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der

Fernwindmesser ein LIDAR-System oder ein SODAR-System. Der Begriff „SODAR" steht für den englischen Ausdruck „Sonic Detection and Ranging" und bezeichnet ein akustisches

Fernmessverfahren. Der Begriff „LIDAR" steht für den

englischen Ausdruck „Light Detection and Ranging" und

bezeichnet ein optisches Fernmessverfahren. Diese Systeme sind aus dem Stand der Technik bekannt und bilden eine bevorzugte Realisierungsmöglichkeit für den Fernwindmesser. Insbesondere werden mittels des Fernwindmessers die

Windeigenschaften in unterschiedlichen Höhen erfasst, sodass auch die fernen Messorte in unterschiedlichen Höhen liegen. Der Referenzwindmesser ist im Bereich der oberen Mastspitze angeordnet und als lokaler Windmesser ausgebildet, mittels welchem Windeigenschaften am Ort dieses Windmessers gemessen werden oder werden können. Da sowohl der Fernwindmesser als auch der Referenzwindmesser im Bereich der oberen Mastspitze sitzen, ist der Referenzwindmesser in enger räumlicher Nähe zu dem Fernwindmesser angeordnet. Somit sind mittels des Referenzwindmessers die Windeigenschaften in der Nähe des Fernwindmessers messbar. Bei einer Auswertung der von dem Fernwindmesser gemessenen Windeigenschaften unter

Berücksichtigung der von dem Referenzwindmesser gemessenen Windeigenschaften sind die tatsächliche Windeigenschaften an dem oder den fernen Messorten mit einer höheren Genauigkeit bestimmbar, da die Windeigenschaften am Ort oder im Bereich des Fernwindmessers bekannt sind. Bevorzugt ist der

Referenzwindmesser oberhalb des Fernwindmessers angeordnet. Somit kann ausgeschlossen werden, dass eine mittels des

Referenzwindmessers durchgeführte Messung durch den

Fernwindmesser beeinträchtigt wird. Eine solche

Beeinträchtigung kann z.B. dadurch erfolgen, dass der

Referenzwindmesser im Windschatten des Fernwindmessers liegt. Die von dem Referenzwindmesser gemessenen Windeigenschaften umfassen bevorzugt die Windgeschwindigkeit und/oder die

Windrichtung. Ferner können diese Windeigenschaften auch die Lufttemperatur und/oder den Luftdruck umfassen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein weiterer der Windmesser unterhalb des Fernwindmessers

angeordnet und als lokaler Windmesser ausgebildet, mittels welchem Windeigenschaften am Ort dieses Windmessers gemessen werden oder werden können. Der weitere Windmesser wird auch als unterer Windmesser bezeichnet. Mittels des unteren

Windmessers sind vorteilhaft die Windeigenschaften in einer Höhe messbar, die unterhalb der Nabenhöhe einer

Windkraftanlage liegt. Die von dem unteren Windmesser

gemessenen Windeigenschaften umfassen bevorzugt die

Windgeschwindigkeit und/oder die Windrichtung. Ferner können diese Windeigenschaften auch die Lufttemperatur und/oder den Luftdruck umfassen. Vorteilhaft sind mehrere weitere oder untere Windmesser in unterschiedlichen Höhen an dem Mast vorgesehen. Vorzugsweise sind die mehreren weiteren oder unteren Windmesser jeweils unterhalb des Fernwindmessers angeordnet. Insbesondere sind die mehreren weiteren oder unteren Windmesser jeweils als lokaler Windmesser

ausgebildet .

Als „lokaler Windmesser" wird insbesondere ein Windmesser bezeichnet, der Windeigenschaften an einem Ort messen kann, an dem der lokale Windmesser angeordnet ist. Diese

Windeigenschaften umfassen bevorzugt die Windgeschwindigkeit und/oder die Windrichtung. Ferner können diese

Windeigenschaften auch die Lufttemperatur und/oder den

Luftdruck umfassen. Bevorzugt umfasst jeder der lokalen

Windmesser einen Windgeschwindigkeitsmesser und/oder einen Windrichtungsmesser (Windrichtungsgeber) . Der jeweilige

Windgeschwindigkeitsmesser kann z.B. ein Anemometer,

insbesondere ein Schalenanemometer, umfassen. Ferner kann der jeweilige Windrichtungsmesser z.B. eine Windfahne umfassen. Der jeweilige Windgeschwindigkeitsmesser und der jeweilige Windrichtungsmesser können separate Messeinrichtungen bilden. Alternativ können der jeweilige Windgeschwindigkeitsmesser und der jeweilige Windrichtungsmesser auch durch eine einzige Messeinrichtung gebildet sein, die z.B. ein

Ultraschallanemometer umfasst. Jeder der lokalen Windmesser kann, je nach Bedarf, ferner einen Temperaturgeber und/oder einen Druckgeber umfassen. Der jeweilige Druckgeber ist z.B. durch ein Barometer gebildet. Ferner ist der jeweilige

Temperaturgeber z.B. durch ein Thermometer gebildet. Wie oben bereits beschrieben, sind insbesondere der andere Windmesser und/oder der oder die weiteren Windmesser jeweils als lokaler Windmesser ausgebildet.

Der andere Windmesser und/oder der oder die weiteren

Windmesser umfassen bevorzugt jeweils ein Anemometer und/oder einen Windrichtungsgeber, wie z.B. eine Windfahne, und/oder einen Temperaturgeber und/oder einen Druckgeber. Mit dem oder mit jedem der Anemometer ist insbesondere die

Windgeschwindigkeit am Ort des jeweiligen Windmessers erfassbar. Vorzugsweise sind mit dem oder mit jedem der

Anemometer sowohl die Windgeschwindigkeit als auch die

Windrichtung am Ort des jeweiligen Windmessers messbar. Das oder jedes der Anemometer kann somit einen Windrichtungsgeber umfassen. Mit dem oder mit jedem der Windrichtungsgeber ist insbesondere die Richtung des Winds am Ort des jeweiligen Windmessers erfassbar. Dies ist insbesondere dann

vorteilhaft, wenn das oder die Anemometer lediglich die

Windgeschwindigkeit liefern können. Mit dem oder mit jedem der Temperaturgeber kann bevorzugt die Temperatur der Luft am Ort des jeweiligen Windmessers gemessen werden. Mit dem oder mit jedem der Druckgeber ist vorteilhaft der Luftdruck am Ort des jeweiligen Windmessers messbar. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der

Fernwindmesser mit wenigstens einer AufZeichnungseinrichtung verbunden, wobei die von dem Fernwindmesser gemessenen

Windeigenschaften in Form von Messdaten an die

AufZeichnungseinrichtung abgegeben werden, mittels welcher die Messdaten aufgezeichnet, insbesondere gespeichert werden. Bevorzugt sind auch der andere Windmesser und/oder der oder die weiteren Windmesser mit der Aufzeichnungseirichtung verbunden, wobei die von dem anderen Windmesser und/oder von dem oder den weiteren Windmessern gemessenen

Windeigenschaften in Form von Messdaten an die

AufZeichnungseinrichtung abgegeben werden, mittels welcher diese Messdaten aufgezeichnet, insbesondere gespeichert werden. Die AufZeichnungseinrichtung ist bevorzugt am Mast angeordnet. Insbesondere wird die AufZeichnungseinrichtung von dem Mast getragen.

Der oder die Windmesser können mit einer externen

elektrischen Stromversorgung verbunden sein und von dieser elektrisch versorgt werden. Entsprechendes gilt für die

AufZeichnungseinrichtung . Bevorzugt trägt der Mast aber eine Solarzellenanordnung, mittels welcher der oder die Windmesser elektrisch versorgbar sind. Somit ist es möglich, die

meteorologische Messanordnung auch dann zu betreiben, wenn keine externe Stromversorgung zur Verfügung steht. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung trägt der Mast eine

Batterieanordnung, mittels welcher der oder die Windmesser elektrisch versorgbar sind. Auch hierdurch kann eine

Unabhängigkeit von einer externen Stromversorgung realisiert werden. Vorteilhaft ist die Batterieanordnung elektrisch mit der Solarzellenanordnung verbunden und kann von dieser elektrisch aufgeladen werden. Bevorzugt umfasst die

Batterieanordnung ein oder mehrere aufladbare Batterien oder Akkumulatoren .

Der Untergrund ist bevorzugt durch den Erdboden gebildet. Vorzugsweise steht der Mast auf dem Untergrund auf. Ferner kann der Mast auf einem Fundament aufstehen und/oder mittels des Fundaments mit dem Erdboden verbunden sein. Vorteilhaft ist der Mast ein kippbarer Mast, der insbesondere durch

Hochschwenken errichtet wird, sodass er im liegenden Zustand vollständig vormontiert werden kann. Bevorzugt wird der Mast mittels mehrerer Halteseile gehalten, die jeweils sowohl an dem Mast als auch am Untergrund befestigt sind. Der Mast kann in Fachwerkbauweise oder röhrenförmig ausgebildet sein.

Insbesondere bildet das dem Untergrund abgewandte Ende des Masts die Mastspitze. Vorzugsweise bildet der Mast einen langgestreckten Körper dessen ausgezeichnete Richtung

ausgehend von dem Untergrund nach oben weist, insbesondere in einer vertikalen oder im Wesentlichen vertikalen Richtung. Bevorzugt handelt es sich bei dem Mast um einen stationären Mast. Der Begriff „stationär" bezieht sich dabei insbesondere auf einen Messzeitraum, in dem die Windeigenschaften mittels des oder der Windmesser gemessen werden, sodass der Mast während oder zumindest während der Messung der

Windeigenschaften mittels des oder der Windmesser stationär ist. Insbesondere bildet der Mast weder eine Windkraftanlage noch einen Teil einer Windkraftanlage. Der Mast kann aber zusätzlich zu und/oder neben einer oder mehreren

Windkraftanlagen vorgesehen sein. Insbesondere handelt es sich bei dem meteorologischen Mast somit um einen

windkraftanlagenexternen Mast. Bei der erfindungsgemäßen meteorologischen Messanordnung handelt es sich bevorzugt um eine stationäre Messanordnung. Der Begriff „stationär" bezieht sich dabei insbesondere auf einen Messzeitraum, in dem die Windeigenschaften mittels des oder der Windmesser gemessen werden, sodass die Messanordnung während oder zumindest während der Messung der

Windeigenschaften mittels des oder der Windmesser stationär ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Messanordnung um eine windkraftanlagenexterne Messanordnung.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine

Kompensationseinrichtung vorgesehen, mittels welcher

Bewegungen der Mastspitze relativ zum Untergrund erfassbar sind. Derartige Bewegungen können z.B. durch an dem Mast angreifenden Wind hervorgerufen werden. Die Bewegungen der Mastspitze führen zu Bewegungen des Fernwindmessers relativ zum Untergrund, wodurch die von dem Fernwindmesser gemessenen Windeigenschaften beeinflusst und/oder verfälscht werden können. Mittels der Kompensationseinrichtung sind derartige Einflüsse und/oder Verfälschungen der von dem Fernwindmesser gemessenen Windeigenschaften vorzugsweise kompensierbar. Die Kompensationseinrichtung ist insbesondere im Bereich der oberen Mastspitze angeordnet und vorzugsweise fest mit dem Mast verbunden. Vorteilhaft ist die Kompensationseinrichtung mit dem Fernwindmesser und/oder mit einer mit diesem

verbundenen Auswerteeinheit gekoppelt und/oder in diesen oder in diese integriert. Die Kompensationseinrichtung umfasst insbesondere wenigstens einen im Bereich der oberen

Mastspitze angeordneten Bewegungsmesser, der z.B. als

Beschleunigungsmesser oder als Kamera ausgebildet ist. Mittels der Kamera können z.B. Bewegungen der Mastspitze relativ zu einem am Untergrund vorgesehenen Referenzort und/oder Referenzob ekt erfasst werden.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der

Fernwindmesser einen Wellenempfänger und einen Wellensender, mittels welchem in die Atmosphäre Wellen ausgesendet werden oder werden können, von denen zumindest ein Teil in der

Atmosphäre gestreut und/oder reflektiert wird. Bevorzugt wird mittels des Wellenempfängers zumindest ein Teil der

gestreuten und/oder reflektierten Wellen empfangen. Der

Wellensender und der Wellenempfänger sind dabei insbesondere in enger räumlicher Nähe zueinander angeordnet. Bevorzugt sind der Wellensender und der Wellenempfänger zu einer Sende- /Empfangseinheit zusammengefasst . Bei den Wellen handelt es sich vorzugsweise um elektromagnetische Wellen oder um

Schallwellen. Der Fernwindmesser umfasst oder bildet somit insbesondere ein LIDAR-System oder ein SODAR-System. Die Wellen werden von dem Wellensender bevorzugt in vertikaler Richtung oder in einer gegenüber der vertikalen Richtung geneigten Richtung nach oben ausgesendet. Die von dem Sender ausgesendeten Wellen werden insbesondere an in der Luft vorhandenen Inhomogenitäten, beispielsweise an von der Luft mitgeführten Partikeln, gestreut und/oder reflektiert. Die Inhomogenitäten oder Partikel werden von den Wellen angeregt und dadurch selbst zur Strahlungsquelle. Bewegen sich die Inhomogenitäten oder Partikel zusammen mit der Luft relativ zu dem Wellenempfänger, weisen die von diesem empfangenen, von den Partikeln gestreuten und/oder reflektierten Wellen aufgrund des Doppler-Effekts eine andere Frequenz als die von dem Sender ausgesendeten Wellen auf, wobei der Frequenzunterschied (Doppler-Frequenzverschiebung) zwischen den ausgesendeten und den empfangen Wellen die

Geschwindigkeit der Inhomogenitäten oder Partikel relativ zu dem Wellenempfänger beschreibt und somit die

Windgeschwindigkeit am Ort der Inhomogenitäten oder Partikel charakterisiert. Insbesondere werden die von dem Sender ausgesendeten Wellen in einem oder mehreren, oberhalb des Fernwindmessers liegenden Volumenbereichen der Atmosphäre gestreut und/oder reflektiert, wobei der oder die

Volumenbereiche jeweils einen der fernen Messorte bilden. Die Höhe der fernen Messorte ist vorzugsweise mittels des

Fernwindmessers einstellbar und/oder variierbar.

Bevorzugt werden die Wellen von dem Sender zu einem oder mehreren Strahlen gebündelt. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden die Strahlen von dem Sender in

unterschiedlichen und gegenüber der vertikalen Richtung geneigten Richtungen nach oben ausgesendet, sodass die

Strahlen zusammen eine Geometrie definieren, die sich

insbesondere zu dem Mast hin verjüngt. Die Geometrie ist vorzugsweise konusförmige oder dreieckig. Der Öffnungswinkel der Geometrie beträgt z.B. zwischen 20° und 30° bei

Schallwellen und zwischen 50° und 60° bei elektromagnetischen Wellen. Die durch die Strahlen gebildete Geometrie ist bevorzugt symmetrisch zur vertikalen Richtung. Im Falle eines SODAR-Systems kann eine derartige Messung auch als

monostatische Messung bezeichnet werden. Vorzugsweise werden aus mittels des Empfängers empfangenen und von auf

unterschiedlichen Strahlen liegenden und denselben vertikalen Abstand zum Fernwindmesser aufweisenden Volumenbereichen oder fernen Messorten gestreuten und/oder reflektierten Wellen gewonnene Messwerte mittels einer mit dem Fernwindmesser verbundenen oder in diesen integrierten Auswerteeinheit jeweils einer Gruppe zugeordnet und/oder jeweils zu einer horizontalen Windgeschwindigkeit und zu einer vertikalen Windgeschwindigkeit ausgewertet. Jede dieser Gruppen umfasst somit mehrere Messwerte aus mehreren horizontal zueinander beabstandeten fernen Messorten oder Volumenbereichen, die denselben vertikalen Abstand zum Fernwindmesser aufweisen. Hierdurch können insbesondere für jede Gruppe eine vertikale Windgeschwindigkeit und eine horizontale Windgeschwindigkeit gewonnen werden. Mittels des Fernwindmessers sind somit bevorzugt sowohl die vertikale Komponente der

Windgeschwindigkeit als auch die horizontale Komponente der Windgeschwindigkeit an dem oder an jedem der fernen Messorte erfassbar .

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein sich von dem Untergrund aus nach oben erstreckender und zum dem (ersten) meteorologischen Mast einen Abstand aufweisender zweiter meteorologischer Mast vorgesehen, der wenigstens einen im Bereich seiner oberen Mastspitze angeordneten Wellenempfänger (zweiter Wellenempfänger) trägt, mittels welchem zumindest ein Teil der gestreuten und/oder reflektierten Wellen

empfangen wird. Die Masten weisen bevorzugt in horizontaler Richtung einen Abstand zueinander auf. Insbesondere erstreckt sich der zweite Mast vom Untergrund aus in vertikaler

Richtung nach oben. Bevorzugt können somit die

Windgeschwindigkeit und die Windrichtung in einer begrenzten Höhenschicht erfasst werden. Insbesondere werden die von dem Sender emittierten Wellen, vorzugsweise mittels des Senders, zu einem einzigen Strahl gebündelt, der vertikal nach oben abgestrahlt wird. Im Falle eines SODAR-Systems kann eine derartige Messung auch als bistatische Messung bezeichnet werden. Ferner ist es möglich, mit dem Wellenempfänger des Fernwindmessers (erster Wellenempfänger) eine monostatische Messung durchzuführen und zusätzlich mit dem zweiten

Wellenempfänger eine bistatische Messung durchzuführen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung trägt der zweite Mast einen Fernwindmesser (zweiter Fernwindmesser), der den zweiten Wellenempfänger und bevorzugt auch einen Wellensender (zweiter Wellensender) umfasst. Insbesondere ist der zweite Fernwindmesser im Bereich der oberen Mastspitze des zweiten Masts angeordnet. Bevorzugt werden mittels des zweiten

Wellensenders, insbesondere in einer vertikalen oder im

Wesentlichen vertikalen Richtung, in die Atmosphäre Wellen aussendendet, von denen zumindest ein Teil in der Atmosphäre gestreut und/oder reflektiert wird. Vorteilhaft wird mittels des zweiten Wellenempfängers zumindest ein Teil der

gestreuten und/oder reflektierten Wellen des zweiten

Wellensenders empfangen. Bevorzugt wird mittels des ersten Wellenempfängers zumindest ein Teil der gestreuten und/oder reflektierten Wellen des zweiten Wellensenders empfangen. Vorzugsweise wird mittels der Wellenempfänger zumindest ein Teil der gestreuten und/oder reflektierten Wellen des zweiten Wellensenders empfangen. Die Wellensender können gleichzeitig oder abwechselnd senden. Vorteilhaft ist der zweite

Fernwindmesser in Form eines LIDAR-Systems oder eines

SODAR-Systems ausgebildet. Somit ist es möglich, mit jedem der Fernwindmesser eine monostatische Messung durchzuführen. Ergänzend oder alternativ ist es möglich, mit jedem der

Fernwindmesser in Kombination mit dem jeweils anderen Fernwindmesser eine bistatische Messung durchzuführen. Die Messgenauigkeit der erfindungsgemäßen meteorologischen

Messanordnung kann hierdurch weiter erhöht werden. Die Masten sind vorzugsweise gleichartig ausgebildet.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung emittieren die

Fernwindmesser Wellen unterschiedlicher Frequenz, sodass sich die Frequenz der von einem der Fernwindmesser emittierten Wellen von der Frequenz der von einem anderen der

Fernwindmesser emittierten Wellen unterscheidet. Hierdurch ist eine bessere Trennung der Signale möglich. Bevorzugt ist der Frequenzunterschied zwischen den emittierten Wellen größer als die zweifache maximal erwartete Doppier- Frequenzverschiebung der gestreuten und/oder reflektierten Wellen. Ferner werden die Wellen von den Fernwindmessern bevorzugt zeitlich gepulst emittiert. Vorzugsweise wird von jedem der Fernwindmesser zumindest zu Beginn eines jedes Wellen-Pulses (hier auch Wellenpaket genannt) ein

Synchronisationssignal zu dem jeweils anderen Fernwindmesser übertragen, der daraufhin bevorzugt die Zeitdauer bis zum Eintreffen des jeweils zugehörigen gestreuten und/oder reflektierten Wellen-Pulses misst. Vorteilhaft wird von jedem der Fernwindmesser auch zum Ende eines jedes Wellen-Pulses ein Synchronisationssignal zu dem jeweils anderen

Fernwindmesser übertragen.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung wenigstens einer erfindungsgemäßen meteorologischen Messanordnung zur

Erfassung des Windvorkommens und/oder der Windverhältnisse an oder in einem, insbesondere windkraftanlagenfreien, Ort oder Areal, an oder in dem nach Beginn oder Abschluss der Erfassung des Windvorkommens eine oder mehrere

Windkraftanlagen errichtet werden. Die erfindungsgemäße Verwendung kann gemäß allen im Zusammenhang mit der

erfindungsgemäßen meteorologischen Messanordnung erläuterten Ausgestaltung weitergebildet sein.

Die erfindungsgemäße meteorologische Messanordnung kann aber auch in einem bestehenden Windpark zur Überwachung des

Windvorkommens und/oder der Windverhältnisse eingesetzt werden. Die Erfindung betrifft somit zusätzlich einen

Windpark mit mehreren Windkraftanlagen und wenigstens einer erfindungsgemäßen meteorologischen Messanordnung. Der erfindungsgemäße Windpark kann gemäß allen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen meteorologischen Messanordnung erläuterten Ausgestaltung weitergebildet sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter

Aus führungs formen unter Bezugnahme auf die Zeichnung

beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer

meteorologischen Messanordnung gemäß einer ersten Aus führungs form der Erfindung,

Fig. 2 eine andere schematische Darstellung der

Messanordnung gemäß der ersten Aus führungs form und einer Windkraftanlage,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Fernwindmessers gemäß der ersten Ausführungsform, Fig. 4 eine schematische Darstellung eines

Fernwindmessers einer meteorologischen

Messanordnung gemäß einer zweiten Aus führungs form der Erfindung und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer

meteorologischen Messanordnung gemäß einer dritten Aus führungs form der Erfindung.

Aus den Fig. 1 bis 3 sind unterschiedlichen Ansichten und Teilansichten einer meteorologischen Messanordnung 1 gemäß einer ersten Aus führungs form der Erfindung ersichtlich, wobei ein meteorologischer Mast 10 auf einem durch den Erdboden gebildeten Untergrund 15 aufsteht und sich von diesem aus in einer vertikalen Richtung z nach oben erstreckt. Der Mast 10 wird dabei in seiner vertikalen Position durch Halteseile 20 gehalten, die sowohl an dem Mast 10 als auch an dem

Untergrund 15 befestigt sind. Ferner ist der Mast 10 in

Fachwerkbauweise ausgeführt. Alternativ kann der Mast 10 aber auch röhrenförmig ausgebildet sein. Bei dem Mast 10 handelt es sich insbesondere um einen kippbaren Mast, der durch

Hochschwenken in die aus Fig. 1 ersichtliche Stellung

aufgerichtet wird, was bevorzugt unter Zuhilfenahme eines geeigneten Hebezeugs erfolgt. Die Gesamthöhe des Masts 10 liegt insbesondere unterhalb von 60m.

An dem Mast 10 sind in unterschiedlichen Höhen lokale

Windmesser 201 und 202 positioniert, welche jeweils die

Windgeschwindigkeit und die Windrichtung an ihrem jeweiligen Ort messen und als untere Windmesser bezeichnet werden.

Ferner ist im Bereich der dem Untergrund 15 abgewandten, oberen Mastspitze 17 ein Fernwindmesser 100 angeordnet und an dem Mast 10 befestigt. Der Fernwindmesser 100 emittiert

Wellen in die Luft (oder in ein Fluid oder in ein anderes Medium) , wobei die Wellen zu Strahlen gebündelt sind. Diese Wellen werden an Inhomogenitäten in der Luft (oder in dem Fluid) gestreut und/oder reflektiert, sodass zumindest ein Teil der gestreuten und/oder reflektierten Wellen zu dem Fernwindmesser 100 zurückläuft, die von diesem empfangen werden. Durch Auswertung der Doppler-Frequenzverschiebung der zurückgestreuten und/oder zurückreflektierten Wellen bestimmt der Fernwindmesser 100 die Luftgeschwindigkeit (oder

Fluidgeschwindigkeit ) am Ort der Streuung und/oder Reflektion (Messort) . Bei den Wellen kann es sich um elektromagnetische Wellen oder um akustische Wellen handeln, wobei im Falle von akustischen Wellen der Fernwindmesser 100 ein SODAR-System bildet. Im Falle von elektromagnetischen Wellen bildet der Fernwindmesser 100 ein LIDAR-System.

Die Messanordnung umfasst ferner einen im Bereich der

Mastspitze 17 in der Nähe des Windmessers 100 angeordneten und an dem Mast 10 befestigten lokalen Windmesser 200, der die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung an seinem Ort misst und als Referenzwindmesser bezeichnet wird. Der

Referenzwindmesser 200 ist oberhalb des Fernwindmessers 100 angeordnet, sodass mittels des Referenzwindmessers 200 durchgeführte Messungen nicht durch von dem Fernwindmesser 100 erzeugte Wirbelströmungen oder Turbulenzen beeinträchtigt werden. Der Referenzwindmesser 200 liefert Referenzwerte für die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung in der Nähe des Fernwindmessers 100, sodass diese Referenzwerte zur Kalibrierung der mittels des Fernwindmessers 100 durchgeführten Messungen verwendet werden.

Falls der Fernwindmesser 100 als SODAR-System ausgebildet ist, ist ein Schallreflektor 40 an dem Mast 10 befestigt. Der Schallreflektor 40 sitzt bevorzugt in einer Position zwischen dem Fernwindmesser 100 und den mastseitigen Befestigungsorten der Halteseile 20, sodass er ein Schall-Schild für den

Fernwindmesser 100 gegen Schall bildet, der von den

Halteseilen 20 im Zusammenspiel mit dem Wind erzeugt werden kann .

Ferner ist an dem Mast 10 ein Blitzableiter 30 befestigt, der sich bis über den Fernwindmesser 100 nach oben hinaus

erstreckt, sodass die Messanordnung 1 vor Blitzschlag

geschützt werden kann.

In der Nähe des Untergrunds 15 ist eine Solarzellenanordnung 60 an dem Mast 10 befestigt, die elektrischen Strom zum

Betrieb der Messanordnung 1 zur Verfügung stellt. Dies ist insbesondere an Orten sinnvoll, an denen keine externe

Stromversorgung vorhanden ist. Ferner ist ein Schaltkasten 50 an dem Mast 10 befestigt, der Batterien 51 und/oder andere Vorrichtungen zur Speicherung von elektrischer Energie umfasst, sodass eine unterbrechungsfreie Stromversorgung der lokalen Windmesser 200, 201 und 202 und/oder des

Fernwindmessers 100 und/oder anderer elektrischer

Einrichtungen des Masts 10 (z.B. bei Nacht) sichergestellt werden kann. Ferner umfasst der Schaltkasten 50 eine

AufZeichnungseinrichtung 52 zum Aufzeichnen der gemessenen Werte für die Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen, die von allen Windmessern 100, 200, 201 und 202 des Masts 10 gemessen werden. Die AufZeichnungseinrichtung 52 wird auch als erste Datenaufzeichnungseinrichtung bezeichnet.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, emittiert der Fernwindmesser 100 Wellen entlang von Strahlen 105 und 106, die eine

konusförmige oder dreieckige Geometrie 120 ^" beschreiben, deren Öffnungswinkel typischerweise zwischen 20° und 30° bei einem SODAR-System und zwischen 50° bis 60° bei einem LIDAR-System liegt. Die Messungen erfolgen in

Volumenbereichen 101, 101 ^" , 102 und 102 ^" , die entlang der Strahlen 105 und 106 angeordnet sind. Da eine Messung der Windgeschwindigkeit nur entlang der Strahlrichtung des jeweiligen Strahls erfolgt, werden, vorzugsweise auf gleicher Höhe, mehrere Messungen durchgeführt, welche die

Windgeschwindigkeit in der horizontalen Richtung x und die Windgeschwindigkeit in der vertikalen Richtung y liefern. Zu diesem Zweck werden diejenigen Volumenbereiche der Strahlen 105 und 106 funktionell zu einer Gruppe zusammengefasst , die bevorzugt die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche

Entfernung entlang der Strahlen 105 und 106 zu dem

Fernwindmesser 100 aufweisen, wie z.B. die Volumenbereiche 101 und 101 ^" . Dabei erhöht sich der horizontale Abstand zwischen den Volumenbereichen der Gruppen mit zunehmendem Abstand zum Fernwindmesser 100. Mit Zunahme dieses Abstands kann die Genauigkeit der abgeleiteten horizontalen und vertikalen Windgeschwindigkeiten aufgrund von Windturbulenzen abnehmen. Insbesondere können solche Turbulenzen die

Korrelation zwischen den in den Volumenbereichen gemessenen Werten reduzieren. Diese Probleme sind aber durch eine

Langzeitabtastung und -mittelung überwindbar. Bei herkömmlichen Fernwindmessern, die auf Höhe des

Untergrunds 15 angeordnet sind, verhindert der horizontale Abstand zwischen den Volumenbereichen einen „sauberen" und direkten Vergleich der von dem Fernwindmesser abgeleiteten Windgeschwindigkeit mit einer Windgeschwindigkeit, die in einem einzigen Raumpunkt mittels eines lokalen Windmessers gemessen wird. Erfindungsgemäß wird durch die Nähe des

Fernwindmessers 100 zu dem Referenzwindmesser 200 dieses Hindernis beseitigt, was insbesondere auf zwei Gründe

zurückzuführen ist. Zum einen ist der Abstand zwischen dem Referenzwindmesser 200 und der untersten Gruppe von

Volumenbereichen 101 und 101 ^" gering. Zum zweiten ist der horizontale Abstand zwischen den Volumenbereichen 101 und 101 ^" der untersten Gruppe aufgrund ihrer Nähe zu dem

Fernwindmesser 100 gering. Somit besteht eine enge

Korrelation zwischen den von dem Fernwindmesser 100

gelieferten Messwerten und den von einem lokalen Windmesser gelieferten Messwerten, sodass die von dem Fernwindmesser 100 gelieferten Messwerte eine höhere Akzeptanz erfahren.

Insbesondere sind die von dem Fernwindmesser 100 gelieferten Messwerte für die Bewertung des Windvorkommens am Ort der Messanordnung 1 geeignet und können somit von mit der

Bewertung des Windvorkommens beauftragten Personen sowie von Kreditinstituten als akkurat und gültig anerkannt werden.

Eine moderne Multi-Megawatt-Windkraftanlage ist schematisch in Fig. 2 gezeigt und mit dem Bezugszeichen 300 bezeichnet. Eine derartige Windkraftanlage weist eine Nabenhöhe h2 im Bereich von 80m bis 100m über dem Untergrund 15 auf. Da die Kosten für meteorologische Masten mit Masthöhen von 80m oder mehr erheblich ansteigen, sind derartig hohe Masten unpopulär. Zwar ist aus dem Stand der Technik bekannt,

Windmessungen auf Höhen unterhalb von h2 durchzuführen und die gewonnenen Messwerte auf größere Höhen zu extrapolieren, diese Extrapolation führt aber zu Unsicherheiten und Fehlern bei den geschätzten Werten für die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung. Erfindungsgemäß werden diese Unsicherheiten und Fehler dadurch vermieden oder zumindest deutlich

reduziert, dass der Fernwindmesser 100 in einer Höhe

angeordnet ist, die der Masthöhe hl entspricht oder zumindest annähernd entspricht. Somit sind genauere Messungen der

Windgeschwindigkeit und der Windrichtung in der Höhe h2 möglich. Ferner sind genauere Messungen der

Windgeschwindigkeit und der Windrichtung auch in der Höhe h3 möglich, die das obere Ende des Rotors 310 der

Windkraftanlage 300 kennzeichnet. Zusätzlich kann der Mast 10 unterhalb einer Höhe gehalten werden, ab der eine Genehmigung der US-Luftfahrtbehörde FAA erforderlich ist.

Das Anordnen des Fernwindmessers 100 an der Spitze 17 des Masts 10 reduziert den Abstand des Fernwindmessers 100 zu dem am weitesten entfernten Volumenbereich, der für eine Messung genutzt wird. Somit kann auch die Abstrahlleistung des

Fernwindmessers 100 reduziert werden, sodass dieser

leistungsschwächer und/oder kleiner als ein am Untergrund 15 angeordnetes SODAR- oder LIDAR-System ausgebildet werden kann. Für den Fall, dass der Fernwindmesser 100 als SODAR- System ausgebildet ist, ermöglicht der reduzierte Abstand zu den Volumenbereichen ferner eine höhere Betriebsfrequenz, sodass die geometrischen Abmessungen des Fernwindmessers (wegen der kleineren akustischen Wellenlänge) verringert und der Einfluss von Hintergrundstörungen (wegen der höheren Frequenz) reduziert werden können. Letzeres führt

insbesondere zu einem besseren Signal-Rausch-Abstand .

Zusätzlich erhöht das Anordnen des Fernwindmessers 100 an der Mastspitze 17 den Abstand zwischen dem Fernwindmesser 100 und auf Untergrundniveau vorhandenen Quellen von

Hintergrundgeräuschen. Ein weiterer Vorteil des Abstands des Fernwindmessers 100 zu dem Untergrund 15 ist die erhöhte Sicherheit gegen Diebstahl und Vandalismus.

Aus Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des

Fernwindmessers 100 ersichtlich, der eine Sende- und

Empfangseinheit 110 aufweist, mittels welcher Wellen erzeugt und empfangen werden können. Ferner ist eine Auswerteeinheit 130 vorgesehen, mittels welcher von den zurückgestreuten Wellen erfasste Messdaten in eine erste Windgeschwindigkeit und -richtung für jede Gruppe von Volumenbereichen umgeformt werden. Eine Auswerteeinheit 120 empfängt die von dem

Referenzwindmesser 200 gelieferten Signale und formt diese in eine zweite Windgeschwindigkeit und -richtung um, wobei eine Vergleichs- und Justiereinheit 140 vorgesehen ist, mittels welcher die erste Windgeschwindigkeit und -richtung, welche der untersten Gruppe von Volumenbereichen 101 und 101 ^" zugeordnet ist, mit der zweiten Windgeschwindigkeit und

-richtung verglichen wird. Ferner kann die Vergleichs- und Justiereinheit 140 die Windgeschwindigkeit und -richtung für alle Gruppen von Volumenbereichen auf Basis dieses Vergleichs modifizieren oder korrigieren. Ferner umfasst der

Fernwindmesser 100 einen Beschleunigungsmesser 160, mittels welchem insbesondere eine Bewegung des Masts 10 bzw. der Mastspitze 17 erfassbar ist. Der Beschleunigungsmesser 160 wird zur Kompensation von die von dem Fernwindmesser 100 durchführten Windmessungen beeinflussenden Störeinflüssen verwendet, die durch Bewegungen des Masts 10 hervorgerufen werden. Ergänzend oder alternativ zu dem

Beschleunigungsmesser 160 kann die augenblickliche

Ausrichtung und Geschwindigkeit des Fernwindmessers 100 mittels einer Kamera ermittelt werden, die in oder in der Nähe des Fernwindmessers 100 angeordnet ist und auf einen vorgegebenen Reflektor oder auf ein anderes vorgegebenes optisches Ziel in der Nähe des Mastfußes 18 fokussiert ist. Die Ausrichtung und Geschwindigkeit des Fernwindmessers 100 kann somit durch eine Bewegung des Bildes des Reflektors oder Ziels auf der lichtempfindlichen Ebene der Kamera ermittelt werden. Bei der Kamera handelt es sich insbesondere um eine optische Digitalkamera. Mittels der Kamera kann somit eine Bewegung des Masts 10 erfasst werden.

Die mittels des Fernwindmessers 100 und bevorzugt auch mittels des Referenzwindmessers 200 gemessenen Werte werden über eine Kommunikationsleitung 150 der ersten

Datenaufzeichnungseinrichtung 52 zugeführt. Diese gemessenen Werte repräsentieren insbesondere Informationen über das Windfeld oberhalb des Fernwindmessers 100.

Aus Fig. 4 ist eine schematische Ansicht eines

Fernwindmessers 100 einer meteorologischen Messanordnung gemäß einer zweiten Aus führungs form der Erfindung

ersichtlich, wobei zu der ersten Aus führungs form identische oder ähnliche Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Aus führungs form bezeichnet sind. Insbesondere kann der Fernwindmesser gemäß Fig. 4 den Fernwindmesser gemäß Fig. 3 ersetzen. Der Fernwindmesser 100 umfasst eine zweite

Auswerteeinheit 170, mittels welcher Messdaten von dem

Fernwindmesser 100 gesammelt und gespeichert werden, die über die Kommunikationsleitung 150 geliefert werden. Ferner können Messdaten von anderen Windmessern 201, 202, 203 etc.

gesammelt und gespeichert werden, die an unterschiedlichen Orten des Masts 10 angeordnet und vorzugsweise jeweils als lokaler Windmesser ausgebildet sind. Die gemessenen Daten können sowohl örtlich gespeichert als auch zu einem externen Empfänger übertragen werden, beispielsweise mittels eines drahtlosen Kommunikationssystems. Der Fernwindmesser 100 umfasst ferner einen Leuchtsignalgeber 180, der aus

rechtlichen Gründen erforderlich sein kann. Der Vorteil der Integration der Datenspeicherung und/oder des

Leuchtsignalgebers 180 in den Fernwindmesser 100 liegt insbesondere in der Zusammenlegung und gemeinsamen Nutzung von gemeinsamen Systemen in einer einzigen Einheit, sodass Redundanzen und Kosten reduziert werden können. Beispiele für solche gemeinsamen Systeme sind z.B. Temperaturregler für den Betrieb bei kaltem oder warmem Wetter,

Gleichspannungsquellen, drahtlose Kommunikationssysteme, interne Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren,

Blitzschlagschutzschalter sowie das äußere Schutzgehäuse. Als weiterer Vorteil kann in der Auswerteeinheit 170 ein

Überwachungssystem vorgesehen sein, mittels welchem der

Betriebszustand und/oder der Funktionszustand des

Fernwindmessers 100 - und vorzugsweise der lokalen Windmesser - überwacht und an den oder einen externen Empfänger in Form eines Berichts übermittelt werden kann. Bevorzugt kann das Überwachungssystem den Betriebszustand jeder Komponente, einschließlich jedes Windmessers sowie der Unterkomponenten des Fernwindmessers 100 abfragen und über den

Funktionszustand des gesamten Mast-Systems an den externen Empfänger berichten. Dieser Bericht kann beispielsweise über das drahtlose Kommunikationssystem erfolgen. Zur weiteren Beschreibung der zweiten Aus führungs form wird auf die

Beschreibung der ersten Aus führungs form verwiesen.

Bei den vorherigen Aus führungs formen erzeugt der Streuvorgang reflektierte Wellen, die sich vom Ort der Streuung aus in mehrere Richtungen ausbreiten. Der Fernwindmesser 100 umfasst einen Wellensender 115 und einen Wellenempfänger 116, der in enger räumlicher Nähe zu dem Wellensender 115 angeordnet ist, wobei sowohl der Sender 115 als auch der Empfänger 116 in dem Fernwindmesser 100 angeordnet sind. Aufgrund dieser Nähe arbeitet der Fernwindmesser 100 mit von atmosphärischen

Inhomogenitäten zurückgestreuten Signalen, sodass der

Empfänger 116 insbesondere nur solche gestreuten Wellen empfängt, die in eine Richtung laufen, die der

Abstrahlrichtung der mittels des Senders 115 emittierten Wellen entgegengesetzt oder im Wesentlichen entgegengesetzt ist. Im Falle von Schallwellen ist ein derartiger

Fernwindmesser als monostatisches SODAR-System bekannt.

Es ist aber auch möglich, eine Messung auf Basis von schräg gestreuten Wellen durchzuführen. Schräg gestreute Wellen sollen dabei als Wellen definiert sein, die in eine Richtung gestreut werden, die von der 180 ° -Richtung der rückgestreuten Wellen abweicht. Im Falle von schräg gestreuten Wellen sind der Wellensender und der Wellenempfänger an unterschiedlichen räumlichen Positionen angeordnet, was aus dem Stand der

Technik als bistatisches System bekannt ist. Die Verwendung von schräg gestreuten Wellen eröffnet insbesondere die folgenden zwei Vorteile: Zum einen ist die gestreute

Signalstärke deutlich höher als bei zurückgestreuten Wellen, da die schräg gestreuten Schallwellen insbesondere durch energetisch vertikale (d.h. geschwindigkeitsbasierte )

Wirbelbewegungen erzeugt werden, wohingegen die

zurückgestreuten Schallwellen insbesondere nur durch die schwächeren Dichtestörungen innerhalb des Wirbelfelds erzeugt werden. Zum anderen kann anstelle der die konische oder dreieckige Geometrie 120 bildenden Strahlen 105 und 106 ein einziger, vertikaler Strahl 420 verwendet werden, sodass Messungen an im Wesentlichen punktförmigen Messorten 101 und 102 etc. entlang des Strahls 420 in unterschiedlichen Höhen durchgeführt werden können (siehe Fig. 5) . Der einzige Strahl 420 definiert dabei gegenüber der Geometrie 120 insbesondere eine enge Geometrie.

Aus Fig. 5 ist eine schematische Ansicht einer

meteorologischen Messanordnung 1 gemäß einer dritten

Aus führungs form der Erfindung ersichtlich, wobei zu den vorherigen Aus führungs formen identische oder ähnliche

Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei den vorherigen Aus führungs formen bezeichnet sind. Gemäß der dritten

Aus führungs form ist das Konzept eines bistatischen Systems mit einem einzigen Wellensender zu einem neuen

multistatischen System erweitert, welches zwei oder mehr Wellensender umfasst. Ein im Bereich der Mastspitze eines ersten meteorologischen Masts 10 angeordneter Fernwindmesser 100 umfasst einen ersten Wellenempfänger 116 und einen ersten Wellensender 115, der einen ersten Wellenstrahl 420 erzeugt. Der erste Strahl 420 verläuft insbesondere in vertikaler Richtung z nach oben. Ein im Bereich der Mastspitze eines zweiten meteorologischen Masts 12 angeordneter zweiter

Fernwindmesser 500 umfasst einen zweiten Wellenempfänger 530 und einen zweiten Wellensender 510, der einen zweiten Strahl 520 erzeugt. Der zweite Strahl 520 verläuft insbesondere in vertikaler Richtung z nach oben. Von dem ersten Wellensender 115 ausgestrahlte Wellen, die durch atmosphärische

Inhomogenitäten entlang des ersten Strahls 420 an Orten 101, 102 etc. gestreut werden, werden sowohl von dem ersten

Wellenempfänger 116 als zurückgestreute Wellen als auch von dem zweiten Wellenempfänger 530 als schräg gestreute Wellen empfangen. Gleichzeitig werden von dem zweiten Wellensender 510 ausgestrahlte Wellen, die durch atmosphärische

Inhomogenitäten entlang des zweiten Strahls 520 an Orten 501, 502 etc. gestreut werden, sowohl von dem zweiten

Wellenempfänger 530 als zurückgestreute Wellen als auch von dem ersten Wellenempfänger 116 als schräg gestreute Wellen empfangen. Um jeden der schräg gestreuten Signale einen bestimmten räumlichen Ort entlang des Wellenstrahls

zuzuordnen, werden insbesondere die folgenden Maßnahmen ergriffen :

1. Der Vorgang der Wellenerzeugung mittels des ersten und des zweiten Wellensenders 115 und 510 erfolgt zeitlich gepulst, sodass Wellenpakete mit einer begrenzten räumlichen

Ausdehnung erzeugt werden, die sich entlang der Richtung des jeweiligen Wellenstrahls 420 bzw. 520 ausbreiten.

2. Zu Beginn und zum Ende der jeweiligen Wellenpaketerzeugung wird jeweils ein Synchronisationssignal von dem jeweiligen Wellensender zu dem jeweils anderen Wellenempfänger

übertragen (d.h. Wellensender 115 sendet ein

Synchronisationssignal zu Wellenempfänger 530 und Wellensender 510 sendet ein Synchronisationssignal zu

Wellenempfänger 116) . Bevorzugt wird das

Synchronisationssignal in Form von elektromagnetischen Wellen übertragen .

3. Die Zeitdauer zwischen dem jeweiligen

Synchronisationssignal und dem Eintreffen des gestreuten Wellensignals wird gemessen und zur Berechnung der räumlichen Position (Messort) entlang des jeweiligen Strahls verwendet, aus welcher das gestreute Signal stammt.

Um dem Wellenempfänger 116 die Unterscheidung zwischen vom Strahl 420 zurückgestreuten Signalen und vom Strahl 520 schräg gestreuten Wellensignalen zu erleichtern, wird für die Frequenz der Wellen des Strahls 520 bevorzugt eine Frequenz gewählt, die von der Frequenz der Wellen des Strahls 420 um einen Betrag abweicht, der insbesondere größer als die zweifache Doppler-Frequenzverschiebung ist, die maximal für den Messvorgang erwartet wird. Diese Frequenztrennung

vermeidet eine Frequenzüberlappung von gestreuten Signalen des Strahls 420 und des Strahls 520. Falls drei oder mehr Strahlen verwendet werden, wird die Frequenz jedes Strahls vorzugsweise so gewählt, dass keine Frequenzüberlappung zwischen allen gestreuten Signalen eintreten kann. Abgesehen davon sind die beiden Masten 10 und 12 vorzugsweise

gleichartig aufgebaut. Zur weiteren Beschreibung der dritten Aus führungs form wird auf die Beschreibung der vorhergehenden Aus führungs formen verwiesen.

Abschließend wird erwähnt, dass ein multistatisches System unter Verwendung von drei Strahlen, die auf den Ecken eines Dreiecks liegen, die Messung der Doppler-Frequenzverschiebung in zwei unabhängigen horizontalen Richtungen ermöglicht, sodass die Messung von allen drei räumlichen Komponenten der Windgeschwindigkeit möglich ist. Die Strahlen verlaufen vorzugsweise jeweils in vertikaler Richtung.

Bezugs zeichenliste

1 meteorologische Messanordnung

10 meteorologischer Mast

12 meteorologischer Mast

15 Untergrund

17 Mastspitze

18 Mastfuß

20 Halteseil

30 Blitzableiter

40 Schallreflektor

50 Schaltkasten

51 Batterien

52 AufZeichnungseinrichtung

60 Solarzellenanordnung

100 Fernwindmesser

101 Volumenbereich / Messort

101 ^λ Volumenbereich / Messort

102 Volumenbereich / Messort

102 ^λ Volumenbereich / Messort

103 Messort

104 Messort

105 Strahl

106 Strahl

110 Sende-/Empfangseinheit

115 Wellensender

116 Wellenempfänger

120 Auswerteeinheit

120 ^λ von Strahlen definierte Geometrie

130 Auswerteeinheit

140 Vergleichseinheit 150 Kommunikationsleitung

160 Beschleunigungsmesser

170 Auswerteeinheit

180 LeuchtSignalgeber

200 Referenzwindmesser

201 Windmesser

202 Windmesser

300 Windkraftanlage

310 Rotor der Windkraftanlage

420 Strahl

500 Fernwindmesser

501 Messort

502 Messort

503 Messort

504 Messort

510 zweiter Wellensender

530 zweiter Wellenempfänger

520 zweiter Strahl

z vertikale Richtung

X horizontale Richtung

Öffnungswinkel der Geometrie