Projektbeschreibung
Bei Windenergieanlagen im komplexen Gelände können die tatsächlichen Windbedingungen deutlich von den für die Planung angenommenen Bedingungen abweichen. Dadurch können Unterschiede zwischen prognostizierten und tatsächlich erzielten Energieerträgen entstehen. Eine nachträgliche Überprüfung der Leistungskennlinie kann helfen, die Ursachen solcher Abweichungen zu identifizieren und geeignete Maßnahmen zur Verbesserung des Anlagenbetriebs abzuleiten. Herkömmliche Messverfahren erfordern jedoch besonders im komplexen Gelände aufwendige Standortkalibrierungen mit Messmasten und sind entsprechend zeit- und kostenintensiv.
Im Projekt ELISE werden daher neue Verfahren entwickelt, die kommerzielle, gondelbasierte Lidar-Systeme für die Leistungskurvenüberprüfung im komplexen Gelände nutzbar machen. Die Lidar-Systeme erfassen den anströmende Wind vor der Windenergieanlage in verschiedenen Entfernungen zum Rotor. Mithilfe modellbasierter Verfahren sollen daraus die ungestörten Windbedingungen bestimmt und für die Vermessung der Leistungskennlinie verwendet werden. Ein besonderer Schwerpunkt liegt hier auf der Berücksichtigung der Induktionszone vor dem Rotor sowie auf der Quantifizierung von Mess- und Modellierungsunsicherheiten.
Darüber hinaus werden weitere Verfahren entwickelt, mit welchen zusätzliche Windparameter aus den Messungen des gondelbasierten Lidars bestimmt werden können. Im Mittelpunkt stehen hierbei die Turbulenzintensität sowie Windscherung und Winddrehung. Durch physikalische und spektrale Modelle sollen Lidar-Messungen korrigiert, ihre Unsicherheiten bestimmt und die Verfahren für unterschiedliche Strömungsbedingungen im komplexen Gelände nutzbar gemacht werden.
Die entwickelten Methoden werden anhand bestehender Messdaten und Strömungssimulationen entwickelt, validiert und anschließend an realen Windenergieanlagen erprobt. Langfristig sollen die Ergebnisse dazu beitragen, gondelbasierte Leistungskennlinienmessungen im komplexen Gelände als kostengünstigere Alternative zu aufwendigen Messmastkampagnen zu etablieren und in die Weiterentwicklung relevanter IEC-Standards einzubringen.
Vorgängerprojekt
Adaptive Betriebsstrategien für bestehende Windenergieanlagen
Projektziele
- Entwicklung gondellidarbasierter Verfahren zur Leistungsüberprüfung im komplexen Gelände
- Verbesserte Bestimmung von Turbulenzintensität und weiteren Windparametern
- Modellierung von Induktionszone und Unsicherheiten der Lidar-Messungen
- Validierung und Erprobung der Verfahren unter realen Bedingungen
Förderung
