LiDAR Technologie

Doppler Wind LiDAR Systeme senden augensichere Laserimpulse in die Atmosphäre. Aerosole streuen einen Teil des Lichts zum Gerät zurück und analysieren das an Aerosolen zurückgestreute Licht. Aus der Laufzeit des Signals wird die Messentfernung bestimmt. Die Dopplerverschiebung liefert die radiale Windgeschwindigkeit. Die Messungen in mehreren Strahlrichtungen ermöglichen die Berechnung von Windgeschwindigkeit und Windrichtung in verschiedenen Messhöhen. Abhängig vom Messkonzept lassen sich aus den Messdaten verschiedene Strömungsstrukturen untersuchen.

Windenergie: Die Technologie unterstützt Standortbewertung und Ertragsprognosen, die Planung und Optimierung von Windparks, Leistungskennlinienmessungen sowie die Analyse von Nachläufen und Turbinenbelastungen. Bodenbasierte und scannende sowie gondelbasierte Systeme erlauben Messungen im Bereich On- und Offshore auf relevanten Naben- und Rotorhöhen, ohne dass für jede Masthöhe ein klassischer Messmast erforderlich ist.

Typische Anwendungen:

Fernerkundung und Meteorologie: LiDAR erfasst vertikale Windprofile, Grenzschichtprozesse und Strömungsfelder mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung. Die Daten werden unter anderem für Wetterbeobachtung, Modellvalidierung, Forschung zu Wolken und Aerosolen, lokale Windprognosen sowie die Untersuchung von Extremwetter- und Ausbreitungsprozessen genutzt.

Typische Anwendungen:

Qualität der Messdaten: Für belastbare Ergebnisse sind eine standortgerechte Messstrategie, geeignete Scanverfahren, kontinuierliche Qualitätskontrolle und die Bewertung von Datenverfügbarkeit und Messunsicherheit entscheidend. So entstehen nachvollziehbare Winddaten als Grundlage für technische, wissenschaftliche und wirtschaftliche Entscheidungen.

Belastbare Ergebnisse setzen eine standortgerechte Messstrategie, geeignete Scanverfahren und eine kontinuierliche Qualitätskontrolle voraus. Ebenso wichtig sind die Bewertung der Datenverfügbarkeit und der Messunsicherheit. So entstehen nachvollziehbare Winddaten für technische, wissenschaftliche und wirtschaftliche Entscheidungen.

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. Aktuelle Anwendungsgebiete sind im Bereich der modernen Windparkplanung und -optimierung, bei Nachlaufuntersuchungen der Turbinen, im Bereich On- und Offshore 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 dreidimensionale Windfeld in höheren Schichten, an verschiedenen Orten und über eine große Fläche zu messen. Die bodenbasierte Doppler Wind LiDAR Technologie ist dabei die am besten geeignete und günstigste Methode zur lokalen Messung des dreidimensionalen Windfeldes.

Mobiles Messwesen und Offshore-Sensorik

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 werden sie 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. Ebenso werden die Systeme auch 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.

Gondelbasierte LiDAR Systeme und OEM-Systemintegration

Darüber hinaus kommen LiDAR Systeme direkt auf der Gondel von Windkraftanlagen (WKA) zum Einsatz. Das WindCube Nacelle® lässt sich je nach Anforderungsprofil flexibel integrieren:

Das System ermöglicht Betreibern sowie Windkraftanlagenherstellern (OEMs) eine präzise und effiziente Leistungsbewertung (Power Performance Testing) der jeweiligen Windturbinen. Dank gewichtsoptimierter Hardwarekomponenten, werkseitiger Integrationsfähigkeit und intuitiver Konfigurationsprozesse ist eine schnelle, unkomplizierte Implementierung gewährleistet. Dies minimiert die Inbetriebnahmezeiten und sichert eine schnelle Wertschöpfung (Time-to-Value) im Windparkbetrieb.