Neues Lidar-Lasersystem verbessert Energieausbeute von Windkraftanlagen

Windenergie

Neues Lidar-Lasersystem verbessert Energieausbeute von Windkraftanlagen

Neues Lidar-Lasersystem verbessert Energieausbeute von Windkraftanlagen - hier: Neues Lidar-Lasersystem auf der zwei-blättrigen Windkraftanlage "CART2" (Foto: Universität Stuttgart)

Ein auf einer Gondel angebrachtes Lidar-Lasersystem hat es nun zum ersten Mal möglich gemacht, die Rotorgeschwindigkeit und andere Regelungsparameter der Betriebsführung auf den Wind einzustellen, bevor das Windfeld die Anlage erreicht. Dadurch können windinduzierte Lasten reduziert, Windkraftanlagen materialsparender gebaut und die Energieausbeute erhöht werden. Entwickelt wurde das Lidar-Lasersystem von Wissenschaftlern des Stiftungslehrstuhls Windenergie (SWE) der Universität Stuttgart und vom National Renewable Energy Laboratory (NREL) in Boulder/USA.

Die Lidar-Technologie (Light detection and ranging) ist ein laser-optisches Fernerkundungsverfahren, das Windgeschwindigkeiten auf die Distanz ermittelt. Während konventionelle Lidar-Messungen vom Boden aus durchgeführt wurden, ermöglicht das neue Lidar-Lasersystem auch komplexere Messungen von der Gondel aus. Bisher wurden die ermittelten Daten für die gondelbasierte Leistungskurvenbestimmung und für die Validierung und Beurteilung von Simulationsergebnissen eingesetzt. Die eigentliche Steuerung der Rotorblätter dagegen erfolgte als Reaktion auf das Verhalten der Anlage und nicht als Reaktion auf den Windstoß selbst.

Um Messdaten zu erhalten, die eine frühzeitige Vorhersage des einströmenden Windfeldes erlauben, wurde ein kommerzielles Lidar-System mit einer von den Stuttgarter Windforschern eigens entwickelten Scanner-Einheit kombiniert. Der Scanner kann den Laserstrahl in verschiedene Richtungen lenken um somit das gesamte Windfeld vor einer Windkraftanlage in beliebigen Punkten abtasten und dessen dreidimensionale Wirkung rekonstruieren. Das System wurde auf der Gondel der zwei-blättrigen Windkraftanlage „CART2“ (Controls Advanced Research Turbine) installiert, die auf dem Forschungsgelände des National Wind Technology Centers (NWTC) in Boulder steht.

Durch das frühzeitige Drehen der Rotorblätter in bzw. aus dem Wind wird die Rotordrehzahl auch bei auftretenden Böen nahezu konstant gehalten, was über die 20-jährige Betriebszeit hinweg sowohl die Ermüdungs- als auch die Extremlasten deutlich senkt. Windkraftanlagen können dann leichter dimensioniert und gebaut werden, was sowohl Material und Kosten spart. Zudem kann eine höhere Energieausbeute erzielt werden.

"Neues Lidar-Lasersystem verbessert Energieausbeute von Windkraftanlagen" wurde am 07.06.2012 verfasst