Doppler Wind LiDAR

REMOTE-SENSING-Messmethoden und Messgeräte bieten die einzigartige Möglichkeit, Höhenprofile verschiedener Parameter in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung zu erfassen. Die Erfassung von Windfeldern mit der LiDAR-Technologie (Light Detection And Ranging) gewinnt durch die Anforderungen nach zeitlich und räumlich hoch aufgelösten Windfeldmessungen in der unteren Atmosphäre immer mehr an Bedeutung. Die LiDAR-Technologie nutzt dabei die Dopplerverschiebung des an Aerosolen reflektierenden Laserstrahls zur Bestimmung von Windgeschwindigkeit und -richtung. Durch die Messung in mindestens drei verschiedenen Richtungen lassen sich somit Betrag und Richtung des Windvektors errechnen.

In der Windenergiebranche werden dank der innovativen und modernen Doppler-Wind-LiDAR-Technologie seit einigen Jahren kommerziell verfügbare LiDAR-Systeme vermehrt eingesetzt, um die horizontale und vertikale Windgeschwindigkeit und Windrichtung zu messen. Die Messungen erfolgen typischerweise im Bereich von 40–300 m Höhe und es werden Windgeschwindigkeiten zwischen 0 und 60 m/s bei 0,1 m/s Genauigkeit erfasst. Aktuelle Anwendungsgebiete sind im Bereich der modernen Windparkplanung und -optimierung, bei Nachlaufuntersuchungen der Turbinen, im Bereich Offshore- und Onshore-Site-Assessment sowie für die lokale Windprognose zu finden. Um die gestellten Genauigkeits- und Qualitätsanforderungen an die Messtechnik zu erfüllen, benötigt man moderne Fernerkundungsverfahren, um das 3D-Windfeld in höheren Schichten, an verschiedenen Orten und über einer großen Fläche zu messen. Die bodenbasierte Doppler-Wind-LiDAR-Technologie ist dabei die am besten geeignete und günstigste Methode zur lokalen Messung des 3D-Windfeldes.

Die »bodengebundenen LiDAR-Systeme in der Windenergiebranche sind robust, kompakt und können in der Regel von ein bis zwei Personen transportiert bzw. installiert und deinstalliert werden. Durch die Verwendung eines Trailer-Systems mit integrierter, unabhängiger Stromversorgung wird es zu den idealen Systemen für den Feldeinsatz und dadurch interessant für kurzzeitige Messungen (Quicklooks) z. B. bei der Standortsuche oder für die Leistungskennlinienvermessung von Windkraftanlagen. Seit geraumer Zeit werden die Systeme für Langzeitmessungen (> 12 Monate) TR6-konform eingesetzt.

In der Offshore-Windenergiebranche wird ebenfalls mit LiDAR-Systemen gearbeitet. Es gibt hier bereits installierte Messgeräte auf Offshore-Plattformen sowie »bojengestützte LiDAR-Windmesssysteme. 

Darüber hinaus kommen »LiDAR-Systeme direkt auf der Gondel von Windkraftanlagen zum Einsatz. Das WindCube Nacelle® wird je nach Aufgabenstellung temporär auf einer Turbinengondel installiert oder das Messgerät kann ebenso in einer Variante bereits vollständig in die Turbine und deren Steuerung integriert werden. Das Messsystem ermöglicht Betreibern und Herstellern (OEMs) von Windturbinen, die Leistung der Turbinen effizient und genau zu bewerten. Die einfache Installation, leichte Hardwarekomponenten, vollständige Integrationsfähigkeit und unkomplizierte Konfigurationsprozesse gewährleisten eine schnelle Wertschöpfung in jedem Windpark.

Anwendungsbeispiele für den operativen Einsatz von Vaisala-LiDAR-Systemen:

• Regenerative Energien (Windkraftanlagen, Standortbestimmung und Windparkplanung, On- und Offshore-Bereich)
• Atmosphärenphysik und -chemie (Spurengase, Wolken und Aerosole)
• Katastrophenschutz (Umweltverschmutzung, Vulkanausbrüche u. v. m.)
• Überwachung von luft- und bodengebundenem Verkehr
• Klimatologie, Meteorologie und Ozeanographie
• Extremwetterereignisse

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Kooperation GWU-Umwelttechnik GmbH und Vaisala

Vaisala WindCube: The gold standard

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»Flyer: GWU-Umwelttechnik GmbH - Meteorologische Produkte

»Pressemitteilung: GWU-Umwelttechnik GmbH - Vaisala Service Center LiDAR Solutions

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