Lasertechnologie optimiert Windturbinenenergie

Unter Nutzung der Lasertechnologie hat ein dänisches Forschungsinstitut einen Laser-Anemometer zur Steuerung und Leistungsüberprüfung von Windturbinen entwickelt. Zu den grundlegenden Ziele gehörten die Optimierung der Energiegewinnung/-effizienz für hohe und niedrige Windgeschwindigkeiten, die Verbesserung der Genauigkeit sowie die Reduzierung der Kosten für die Leistungsbeurteilung.

Eine weit verbreitete Annahme mit Hinblick auf Windturbinen ist, dass diese Energie erzeugen, wenn genügend Wind zum Antrieb der Turbinenschaufeln vorhanden ist. Windgeschwindigkeiten können aber dramatisch variieren, so dass einerseits die Stromschwankungen bei hohen Windgeschwindigkeiten gering sind und auf der anderen Seite kein Strom erzeugt wird, wenn die Windgeschwindigkeiten unter den Mindestanforderungen liegen.

Der Laserstrahl des oberhalb der Windturbinengondel angebrachten Laser-Anemometers schießt durch die Laufschaufeln und misst die aufwärtigen windgerichteten Komponenten des Windfeldes. Das wird durch die Messung des Doppler-Effektes des Lichtes erreicht, welches von der verlängerten Region, in der der Laserstrahl konzentriert ist, zurückgestreut wird.

Um die Vorteile dieser Technologie gegenüber den normalen Mastschalenkreuzanemometern beurteilen zu können, wurde der Laser verschiedenen Tests unterzogen. Hierbei wurden die Abweichung innerhalb der Integrationszeit des gemessenen Signals, der Mangel an Korrelation zwischen den gemessenen und den signifikanten Windgeschwindigkeiten sowie der Einfluss der Steuerungsschaltzeit bewertet.

Das Endprodukt ist ein vollflexibles Instrument zur Überprüfung der Betriebsprinzipien und der Messqualität. Mit kommerziellen Abmessungen von nicht mehr als 20x30x50cm wird sich der Laser-Anemometer daher als eine kosteneffiziente und zuverlässige Alternative zu den jetzigen Schalenkreuzanemometern erweisen. Man erwartet ein Produktionsergebnis von 1000 Geräten pro Jahr.

Die Entwickler sind außerdem überzeugt, dass der Laser-Anemometer bei einer erfolgreichen Vermarktung schon bald Teil des Standards für die Leistungsüberprüfung von Windturbinen sein wird. Momentan wird gerade der Standard IEC61400-12 für die Leistungsüberprüfung überarbeitet und die Teilnehmer des Laser-Anemometer-Projekts versuchen die Anwendung des Laser-Anemometers in der neuen Norm zu erreichen.

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Risø National Laboratory
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