Dual-LiDAR-Technologien optimieren die Entwicklung von Offshore-Windparks und reduzieren Risiken
Ziel ist es, die Bewertung von Offshore-Windressourcen durch die Entwicklung des ersten kommerziellen Produkts zu revolutionieren: ein modulares schwimmendes LiDAR-System, das sowohl Scanning- als auch vertikale Profiling-LiDAR-Technologien mit fortschrittlicher Datenverarbeitung integriert.
Jordi Puigcorbe, NEOWIND-Projektkoordinator
Die Welt ist dringend auf erschwingliche grüne Energielösungen angewiesen. In ganz Europa bündeln Forschungseinrichtungen und KMU ihre Ressourcen und ihren Einfallsreichtum, um praktikable Alternativen zu fossilen Brennstoffen zu entwickeln. Mit finanzieller Unterstützung der EU durch Horizont Europe(öffnet in neuem Fenster), CDTI(öffnet in neuem Fenster) und DLR(öffnet in neuem Fenster) arbeiteten das spanische Unternehmen EOLOS(öffnet in neuem Fenster) und das deutsche Unternehmen sowento(öffnet in neuem Fenster) mit dem Team von Stuttgart Wind Energy der Universität Stuttgart(öffnet in neuem Fenster) unter Projekt NEOWIND zusammen, um ein modulares LiDAR-System (LMS) zu entwickeln, das zu einer bahnbrechenden Technologie für die Standortbewertung von Offshore-Windparks werden soll.
Synergie von KMU und Forschungseinrichtungen
Dem NEOWIND-Team hat sich das unabhängige technische Beratungs- und Begutachtungsunternehmen sowento angeschlossen. Die Hauptgeschäftsfelder des Unternehmens sind Steuerungstechnik, Software und Windenergieanwendungen – insbesondere die LiDAR- und schwimmende Offshore-Windtechnologie. Stuttgart Wind Energy SWE(öffnet in neuem Fenster) ist an einer Vielzahl von nationalen und internationalen Forschungsvorhaben beteiligt, die sich mit der Entwicklung, der Prototypisierung und der Feldtestung von Scanning-LiDAR-Geräten, der Turbinensteuerung, der Offshore-Beanspruchungsmessung, der umfassenden Datenvalidierung, der Dynamik schwimmender Windenergieanlagen, der Konstruktion und der Normung befassen. Die NEOWIND-Partnerschaft zwischen EOLOS, sowento und SWE war äußerst komplementär und brachte alle Kompetenzen unter einem Dach zusammen. „Die Zusammenarbeit hat die einzigartige Scanning-LiDAR-Hardware von SWE, die erstklassigen Softwareentwicklungsfähigkeiten von sowento und das Know-how von EOLOS in den Bereichen Systemtechnik und Meeresbetrieb effektiv kombiniert. Diese interdisziplinäre Kooperation und der ergebnisorientierte Ansatz waren der Schlüssel zum Erfolg des Projekts“, erklärt Projektkoordinator Jordi Puigcorbe.
Entwicklung des modularen LiDAR-Systems
LiDAR (Light Detection and Ranging) verwendet Laser für die Messung von Lichtfrequenzänderungen nach der Reflexion durch Luftpartikel. Anhand dieser Veränderung, dem so genannten Dopplereffekt, lassen sich Windgeschwindigkeit und -richtung bestimmen. Das LMS von NEOWIND soll genaue Windmessungen von LiDAR-Geräten zusammentragen, die auf jedweder Art von schwimmender Plattform, wie etwa einem Boot oder einer EOLOS-Boje, installiert sind. Schwimmende Plattformen stellen eine besondere Herausforderung für LiDAR-Messungen dar, da das Drehen und Neigen der Plattform zu einer Verzerrung der Messdaten führen kann. NEOWIND entwickelte fortschrittliche Algorithmen, um die Auswirkungen der Plattformbewegungen zu kompensieren und die Signale mehrerer LiDARs in dieselbe Plattform zu integrieren. Die von sowento entwickelte Software kann die Bewegung der Boje in Echtzeit berücksichtigen und Auswirkungen auf die Messungen von Windgeschwindigkeit und -richtung kompensieren. Das LMS ist dazu in der Lage, die Windrichtung und Turbulenz genau zu erfassen, und das Projekt hat seine Lösung in realen Messkampagnen am Hafen von Rotterdam und in der Nähe eines Wettermasts(öffnet in neuem Fenster) in der Nordsee validiert.
Ein Fahrplan zur Kommerzialisierung
Bis zum Ende des Projekts konnten alle Ziele von NEOWIND erreicht werden. Das LMS hat die Genauigkeit im Vergleich zu modernen Instrumenten für die Winddatenverarbeitung erheblich gesteigert. Es hat die Fähigkeit, unterschiedliche LiDAR-Technologien zu integrieren, die bei verschiedenartigen schwimmenden Plattformen eingesetzt werden können, und es ist ein wertvolles Instrument in allen Phasen von Offshore-Windprojekten (Entwicklung, Konstruktion und Betrieb). Insbesondere die Erprobung einer Kombination von vertikaler Profiling- und Scanning-LiDAR-Techologie in demselben Bojenprototyp erwies sich als überaus erfolgreich. Diese ermutigenden Ergebnisse haben zu einer weiteren Finanzierung durch CETPartnership(öffnet in neuem Fenster) für weitere Forschungs- und Entwicklungsmaßnahmen geführt. Puigcorbe erklärt dazu: „Ziel ist es, die Bewertung von Offshore-Windressourcen durch die Entwicklung des ersten kommerziellen Produkts zu revolutionieren: ein modulares, schwimmendes LiDAR-System, das sowohl Scanning- als auch vertikale Profiling-LiDAR-Technologien mit fortschrittlicher Datenverarbeitung integriert.“ Diese Fortschritte werden den Windenergiemarkt fördern, da die Herstellungsunternehmen die erforderlichen Informationen erhalten, um Windparks optimal positionieren zu können. Das Konsortium führt EOLOS, sowento und Stuttgart Wind Energy zusammen und wird von Horizont Europe, dem spanischen Zentrum für Technologie- und Innovationsentwicklung (CDTI) und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) kofinanziert.