Messung der Windgeschwindigkeit

Zwei weitverbreitete Missverständnisse im Zusammenhang mit Wetterstationen betreffen insbesondere die Windmessung.

Zum einen wird oft angenommen, dass die Windgeschwindigkeit in Echtzeit angezeigt wird. In Wirklichkeit wird sie jedoch über einen Zeitraum von 60 Sekunden erfasst und anschließend an die Haupteinheit übermittelt. Dies ist bei nahezu allen handelsüblichen Wetterstationen der Fall – ausgenommen meteorologische Anlagen.

Zum anderen besteht häufig Verwirrung zwischen zwei unterschiedlichen Messgrößen: der Böengeschwindigkeit und der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit. Während Wetterberichte und Apps in der Regel die maximale Böengeschwindigkeit angeben, erfassen Wetterstationen, wie oben beschrieben, den Durchschnittswert. Daher können die Angaben stark voneinander abweichen: Ein Wetterbericht kann z. B. 25 km/h melden, während die eigene Station 8 km/h anzeigt. Beide Angaben sind korrekt – sie beziehen sich nur auf unterschiedliche physikalische Größen.

Im weiteren Verlauf möchten wir erläutern, warum diese technische Umsetzung sinnvoll und notwendig ist.

Eine Echtzeitübertragung der Windgeschwindigkeit würde eine dauerhafte Funkverbindung zwischen Sensor und Haupteinheit erfordern. Das würde die Batterien oder Akkus extrem belasten – sie wären bereits nach wenigen Tagen erschöpft. Zudem gibt es regulatorische Einschränkungen: Im sogenannten ISM-Band (433 bzw. 868 MHz) darf ein Funksender einen Arbeitszyklus (Duty Cycle) von 1 % nicht überschreiten, damit andere Geräte den Kanal ebenfalls nutzen können. Eine kontinuierliche Übertragung wäre also nur mit einer kabelgebundenen Verbindung realisierbar.

Auch aus steuerungstechnischer Sicht ist es sinnvoller, beispielsweise Markisen oder Raffrollos anhand des Durchschnittswerts zu regeln. Denn wenn ein Sensor eine Windböe registriert, wirkt diese bereits unmittelbar auf die Konstruktion ein. Im ungünstigsten Fall könnte die Markise noch während der Datenübertragung beschädigt werden. Die durchschnittliche Windgeschwindigkeit stellt somit eine verlässlichere Grundlage zum Schutz solcher Anlagen dar.

Die oben dargestellte Grafik zeigt den Verlauf der Windgeschwindigkeit über mehrere Stunden. Dabei wird deutlich, dass Windböen nicht plötzlich auftreten, sondern in Zusammenhang mit der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit zunehmen und abflauen. Um Beschattungseinrichtungen wie Markisen oder Raffrollos effektiv zu schützen, sollte daher ein geeigneter Schwellwert definiert werden, ab dem diese vorsorglich eingefahren werden – noch bevor Windböen Schaden anrichten können.

Zur Ermittlung eines optimalen Schwellenwerts für den eigenen Standort empfiehlt es sich, den Windverlauf über einige Tage hinweg mithilfe eines (kostenlosen) Weathercloud-Kontos zu beobachten (siehe Einstellungen der Wetterstation). In der gezeigten Grafik wäre beispielsweise ein Grenzwert von über 10 km/h sinnvoll.

In der WS1 kann dies durch die Regel windspeed60 > 10 umgesetzt werden. Dabei steht windspeed60 für die höchste Windgeschwindigkeit der letzten 60 Minuten. So ist gewährleistet, dass die Markise frühestens 60 Minuten nach dem Unterschreiten des Schwellwerts wieder ausgefahren wird. Wer eine schnellere Reaktion bevorzugt, kann stattdessen den Parameter windspeed10 verwenden, der bereits nach 10 Minuten reagiert. Alternativ lässt sich auch der Parameter windspeed nutzen, also die aktuelle Geschwindigkeit, wobei dann ein entsprechend niedrigerer Schwellwert zu wählen ist.

Insgesamt gilt: Eine Steuerung, die präventiv vor dem Auftreten starker Böen aktiviert wird, ist der effektivste Weg, um Schäden an Beschattungssystemen zu vermeiden.