Multi-Lidar-Messungen in der Standortbewertung von Windenergieanlagen
Das Promotionsvorhaben beschäftigt sich mit der Eignung von Multi-Lidar-Messungen im Bereich der Standortbewertung von Windenergieanlagen und deren optimalen Einsatz.
Um ein Windparkprojekt zu realisieren ist es notwendig entsprechende Flächen auf ihre Standorteigenschaften, wie das Windpotential, zu beurteilen. Dafür werden klassischerweise einjährige Messungen mit einem Messmast durchgeführt. Das Aufstellen eines Mastes ist jedoch häufig mit einem langwierigen Genehmigungsverfahren verbunden und durch die Vergrößerung der Anlagen wird die Mastmessung in Nabenhöhe kostenintensiver. In den letzten Jahren hat sich eine neue Fernmessmethode zur Windbestimmung etabliert: Lidar-Messungen.
Hierbei wird die Windgeschwindigkeit über den Dopplereffekt, also die Frequenzverschiebung von ausgesendeten und an den Aerosolen in der Luft zurück gestreuten Laserlichts, ermittelt. Es gibt verschiedene Typen dieser Messgeräte. Multi-Lidar-Geräte bestehen aus mehreren Scanning-Lidaren, die Reichweiten von mehreren Kilometern besitzen und durch ihren flexiblen Scankopf den Laserstrahl in verschiedene Richtungen lenken können. Mit einem Multi-Lidar-System können an mehreren Punkten im Windpark Messungen durchgeführt werden, sodass insgesamt die Unsicherheit der Windpotentialbestimmung reduziert werden kann. Gerade im komplexeren Gelände, bei größeren Windparkprojekten oder im Offshore-Bereich werden daher Multi-Lidar-Messungen ein großes Potential zur Verbesserung der Ertragsbestimmung zugerechnet. Eine Reduzierung der Unsicherheit bei der Windmessung erwirkt eine bessere Kreditwürdigkeit und ist somit entscheidend für die Realisierung eines Windparkprojektes.
Für die industrielle Nutzung des Multi-Lidar-Systems fehlen derzeit die Erfahrungen und Richtlinien. Durch diese Arbeit soll eine wissenschaftliche Basis zur Beurteilung des Multi-Lidar-Systems in der Standortbewertung gelegt werden. Dafür sollen die Messunsicherheiten quantifiziert, Multi-Lidar- Messungen im Vergleich zu den anderen Messsystemen beurteilt und Empfehlungen für eine optimale Messkampagne erstellt werden.
Als Datengrundlage dienen experimentelle Messdaten mehrmonatiger Feldmesskampagnen mit Multi-Lidar-Geräten. Zur Unsicherheitsquantifizierung soll ein theoretisches Modell entstehen und anhand der experimentellen Daten validiert werden. Der Vergleich der verschiedenen Messsysteme erfolgt an festgelegten Faktoren einer Bewertungsmatrix, wie der Unsicherheit der Messung, der Standortabhängigkeit oder Wirtschaftlichkeit. Durch weitere Messreihen und die systematische Analyse der Multi-Lidar-Messdaten sollen Fragestellungen zum optimalen Einsatz, den optimalen Geräteeinstellungen und Filterungsmethoden beantwortet werden.