LIDAR

Motivation

Die Erfassung von Windfeldern mit der LiDAR-Technologie (Light Detection and Ranging) gewinnt durch die erhöhten Kosten für Messmasten und die Forderung nach zeitlich und räumlich hoch aufgelösten Windfeldmessungen in der Windenergiebranche immer mehr an Bedeutung. Die Technologie nutzt den Laufzeitunterschied des an Aerosolen reflektierenden Laserstrahls zur Bestimmung von Windgeschwindigkeit und -richtung. Die Techniken der Fernerkundung bieten große Vorteile, insbesondere für Anwendungen offshore. Im Rahmen dieses Verbundprojektes soll die LiDAR-Technologie weiterentwickelt werden, um andere RAVE-Forschungsprojekte auf dem Offshore-Testfeld “alpha ventus” zu unterstützen. Die zu entwickelnden Messmethoden werden eine direkte Anwendung finden in der Leistungskurven- und Lastmessung. Belastungen von Windenergieanlagen sollen durch die Erfassung von Nachlaufströmungen und derer Simulation, sowie durch die Erfassung des einströmenden Windfeldes unter Mitwirkung neuer Regelstrategien reduziert werden. Messungen u.a. von der Gondel aus werden zu Verifizierung der Ergebnisse dienen. In dieser herausfordernden Aufgabe muss zunächst die schon existierende LiDAR-Technologie adaptiert werden.

Methoden

Die Projektpartner werden ihre Erfahrung in die Messungen einbringen: DEWI für stationäre, ForWind für instationäre Leistungskurvenmessungen und DLR für LIDAR Systeme. Die Onshore-Messkampagnen werden auf einer Windenergieanlage der Adwen GmbH, die Offshore-Messungen auf der FINO 1 Plattform durchgeführt werden. Die Weitergabe der Ergebnisse an die deutsche Industrie und die Definition von Richtlinien zur Leistungskurvenmessung ist Aufgabe eines Komitees der Fördergesellschaft Windenergie e.V.

Arbeitspakete

Das Projekt ist in vier Arbeitspakete aufgeteilt. Das Arbeitspaket LIDAR Technologie enthält die Spezifikation, Beschaffung und Kalibrierung eines kommerziellen LIDAR Systems für die Messkampagnen. Das Modell Windcube der französischen Firma Leosphere wurde von den Partnern für das Projekt gewählt. (Abbildung 1)

In diesem Arbeitspaket wird das System hinsichtlich der geforderten Spezifikation evaluiert und die Möglichkeiten weiterer Erweiterungen diskutiert. Stationäre Leistungskurvenbestimmung mittels LIDAR Messungen vom Boden aus und der Vergleich mit den Daten eines Messmasten (Abbildung 2), sowie die Weiterentwicklung neuer Verfahren instationärer Leistungskurvenbestimmung sind Teile des Arbeitspaketes Leistungskurvenmessung. Unter anderem soll auch die Offshore-Tauglichkeit des im Projekt eingesetzten LIDAR Gerätes auf der Forschungsplattform FINO I untersucht werden.

Das Arbeitspaket Windfeldmessung und -simulation zielt auf die Entwicklung von Simulationsmodellen von Nachlaufbelastungen von Windenergieanlagen. Des weiteren sollen Regelungsstrategien zur aktiven Lastreduktion aufgrund LIDAR Messungen von der Gondel aus in das einströmende Windfeld grundlegend untersucht werden (Abbildung 3).

Schließlich sollen die gesammelten Erfahrungen der gesamten Windenergiebranche im Arbeitspaket Technologie Transfer zugänglich gemacht werden.