LeikLine: Leistungskennlinienvermessung Offshore mit schwimmendem LiDAR-System

Für Betreiber bestehender Windparks sind real gemessene Kennlinien von erheblicher Bedeutung, da sie Auskunft über die korrekte Funktionsweise der Anlagen geben. Abweichungen können beispielsweise bei systematischer Fehlstellung zur Windrichtung, nicht präzise montierten Blättern, durch die ein falscher Pitchwinkel auftritt, einer Beeinträchtigung der Blätter oder Regelungsabweichungen vorkommen. Dies kann erhebliche finanzielle Einbußen nach sich ziehen.

Die IEC-konforme Überprüfung der vom Anlagenhersteller herausgegebenen und vertraglich zwischen Hersteller und Käufer vereinbarten Leistungskennlinie einer Offshore-WEA kann derzeit nur mit Hilfe eines IEC-konformen Messmasts ausschließlich für frei angeströmte WEAs erfolgen. Angesichts der hohen Kosten und der langen Planungs-, Genehmigungs- und Installationszeiten für Offshore-Messmasten werden solche Nachmessungen praktisch nicht durchgeführt, und die Möglichkeit für Betreiber, dem Hersteller eine Minderperformance nachzuweisen oder Fehler im Anlagenverhalten zu erkennen, sind sehr begrenzt.

Im Projekt soll eine kostengünstige, flexibel einsetzbare und praxistaugliche Methode zur Überprüfung der Leistungskennlinien von WEAs in Offshore-Windparks entwickelt werden. Dafür sind zwei Messkampagnen geplant: eine für eine frei angeströmte Anlage, die in Anlehnung an das Standardverfahren nach IEC 61400-12-1 vorgenommen wird, wobei anstelle einer Messmast-Messung ein schwimmendes LiDAR-System eingesetzt werden soll.

Die zweite Messkampagne soll Anlagen vermessen, die nicht frei angeströmt werden. Dazu wird zunächst die Windströmung im Park inklusive der vorherrschenden Abschattung simuliert. Diese Simulationsergebnisse werden dann mit den gemessenen Windmessdaten korreliert. Dann wird eine LiDAR-Boje zwischen zwei WEAs installiert - und befindet sich somit direkt vor einer Anlage, aber ebenfalls im Nachlauf einer WEA. Da die Windmessung der LiDAR-Boje dadurch beeinträchtigt ist, muss die Inhomogenität des Windfeldes für die Rekonstruktion der Windgeschwindigkeit berücksichtigt und entsprechend korrigiert werden. Bei der Auswahl der abgeschatteten WEA soll eine Anlage mit auffälliger Minderleistung gewählt werden.

Anschließend werden die Leistungskennlinien aus den Bojen-Messdaten für die Windgeschwindigkeit und den Anlagendaten der frei angeströmten Anlage sowie der abgeschatteten Anlage errechnet. Letztere wird mit den simulierten Strömungsdaten abgeglichen. Es wird ein Verfahren entwickelt, das die Korrektur der Messdaten abgeschatteter Anlagen leistet. Generell soll eine praktikable Methodik zur Nachmessung von Leistungskennlinien – insbesondere bei großen Offshore-Windparks – entwickelt und einem Normungsgremium vorgestellt werden.