风能是可再生能源最重要的形式之一。为了尽可能有效地利用内陆风,涡轮机必须最佳地定位和确定尺寸。一个200米高的风测量桅杆提供精确的数据,也可用于预测能量产量。
德国政府已决定改变能源系统并逐步淘汰核能发电。过渡进程正在获得动力,但仍有许多工作要做。在此过程中,风能的生产将大幅扩展-不仅通过昂贵的海上设施,而且在陆上也是如此。“内陆地区仍有巨大潜力尚待挖掘,例如低山脉,”位于卡塞尔的弗劳恩霍夫风能与能源系统技术研究所的科学家TobiasKlaas说。克拉斯还是德国联邦环境部主办的“内陆风能利用”研究项目的负责人。
为了尽可能有效地运行风电场,规划人员必须事先确切知道现场的风速是什么,以及预期会出现什么样的湍流。问题在于:“采用传统方法,在规划现代化的大型设施时,几乎不可能或者只能付出巨大努力和费用来衡量预计的电力,”Klaas说。此外,森林和丘陵阻碍了对风况的分析。专家将此方面称为“复杂地形”,其中地形影响风况,即使在很高的高度。
欧洲最高的风测量桅杆
出于这些原因,Klaas和他在IWES的同事们建起了一个200米的风测量桅杆。自1月以来,在距离卡塞尔不远的树木覆盖的山上,他们一直在测量风速,湍流和其他气象数据。它是欧洲最高的风能测量桅杆。传统的桅杆高度仅约100米。然而,现代涡轮机的转子叶片容易达到该高度的两倍。尽管听起来令人惊讶:科学家们对那里的风力条件的动态知之甚少。“事实上,有关于风速如何随高度增加的理论,但这些理论不再适用于如此高的高度。因此,需要实际的测量值来进一步开发模型,”Klaas解释说。
例如,树木使地面风速减速并产生湍流,以前不可能根据这些数据得出关于上部区域条件的现成结论。感谢弗劳恩霍夫研究人员测量桅杆,现在可以做到这一点。使用超声波风速计(特殊风量计),它以空间方式记录风速的快速和方向,从而精确描绘湍流。此外,传统的叶片风速计在各种高度上建立风速和风向。它们还可以测量其他气象因素,如气压,湿度和温度。降水量和日照时间的数据完成了数据集。“
详细的测量不仅有助于风力涡轮机的最佳对准,而且有助于确定合适的尺寸。例如,这是确保涡轮机在正确高度上建造并且设计成不超过必要质量的前提条件,这节省了费用。
借助风测量桅杆,还应该可以制定LIDAR(光探测和测距)标准,这是一种新的地面远程测量过程。激光光学测量过程被认为是风廓线测量的关键,高达几百米的高度。由于缺乏标准,激光雷达仍然未被批准作为风能专家报告的唯一测量过程,这是产量计算的基础。如果成功获得一天,感谢Fraunhofer测量桅杆,那么这样的批准将使风的专家报告变得多余,因为激光雷达会使测量桅杆过时。