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Analysis of lidar wind measurements at the Bruck an der Leitha wind park
Valerie-Marie Kumer
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Betreuer*in
Vanda Grubisic
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30088.93594.834862-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Auf Grund der stetig größer werdenden Windkraftanlagen wird es messtechnisch schwieriger, Windprofile mit herkömmlichen meteorologischen Masten zu erfassen. Daher geht der Trend zur Datenbestimmung mittels bodengestützter Fernerkundungssysteme wie SODAR oder LIDAR.
Für diese Studie stehen LIDAR Daten einer Messkampagne von VERBUND Renewable Power GmbH zur Verfügung. Ein WINDCUBE(TM), hergestellt von Leosphere, wurde über einen Zeitraum von drei Monaten in einem Windpark westlich von Bruck an der Leitha (NÖ) zur Datenaufnahme betrieben. Das Messprinzip dieses Geräts basiert auf der Ermittlung von radialen Windgeschwindigkeiten durch den Dopplereffekt, der bei der Rückstreuung von Lichtimpulsen an Aerosolen zustande kommt.
Die gewonnenen Daten werden in neun verschiedenen Höhenniveaus von 40 bis 200 m über Grund, also innerhalb der atmosphärischen Grenzschicht gemessen. Das Windprofil in dieser
Schicht ist nahezu logarithmisch und Turbulenz spielt dabei eine tragende Rolle. Aus einer Messreihe mit einer Datendichte von 0,25 Hz an je einem von vier Punkten kann man diese turbulenten Flüsse berechnen und so abgeleitete Größen wie die turbulente kinetische Energie (TKE) zur Analyse heranziehen.
Der Untersuchungswerpunkt liegt vor allem auf dem Einfluss einzelner Wetterlagen und Strömungsmuster auf die TKE Verteilung. Kenntnisse darüber würden Leistungsvorhersagen verbessern, sowie durch Optimierung der Konstruktion eine höhere Lebensdauer der Windkraftanlage ermöglichen. Im Zuge dessen werden relevante Größen wie Windgeschwindigkeit oder TKE in Fallstudien untersucht, abhängig von der Wetterlage.
Resultate zeigen, dass die Hauptwindrichtungen durch die Topographie der Region gegeben sind und stark im Zusammenhang mit der Umströmung der Alpen stehen. Bei Ostwinden, bedingt durch eine Vb-artige Wetterlage, sind stromabwärts der Windkraftanlage Verwirbelungen im TKE-Profil sowie ein Rückgang der horizontalen Windgeschwindigkeit zu erkennen.
Abstract
(Englisch)
Due to the increase in height of the wind turbine masts in recent years, it has become difficult to obtain much needed wind profile measurements via traditional tower measurements. In response to that, there has been an increase in use of remote sensing methods for obtaining wind profiles for wind turbine operation and siting. In this study we analyzed Doppler LIDAR measurements obtained in a field campaign at a wind park operated by VERBUND Renewable Power GmbH and located near Bruck-an-der-Leitha (Lower Austria). A WINDCUBE(TM) Doppler LIDAR, manufactured by Leosphere, was used to collect data over a three-month period.
Given that the top measurement height of 200 m is located inside the atmospheric boundary layer, which has closed to logarithmic wind profile and is turbulent, leads to fluctuations of the wind field having great importance. Due to a sufficiently high sampling rate (0.25 Hz at one out of 4 measurement points) the calculations of variances and covariances of wind parameters are possible using this data set and allow an analysis of derived parameters such as turbulent kinetic energy (TKE).
The characteristics of certain weather patterns and flow fields and their influence on the wind park are of particular interest. This knowledge could lead to improvement of power curve prediction and would aid engineering designs, aimed at prolonging the lifetime of wind turbines. Therefore, kinetic energy and the meteorological parameters, such as wind speed and its components, are analyzed and compared for several case studies, dependent on the wind direction and weather situation.
Results show that the main wind direction is conditioned by topography of the region and is strongly influenced by the flow around the Alps. Dependent on the weather situation different flow characteristics were documented by the measurements, such as wake effects downstream of the wind turbine seen in profiles of horizontal wind speed and TKE. At the site of the Bruck/Leitha wind park, these situations are due to easterly flows corresponding to Vb Cyclone events.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
wind energy Lidar turbulent kinetic energy
Schlagwörter
(Deutsch)
Windenergie Lidar Turbulent kinetische Energie
Autor*innen
Valerie-Marie Kumer
Haupttitel (Englisch)
Analysis of lidar wind measurements at the Bruck an der Leitha wind park
Paralleltitel (Deutsch)
Analyse von Lidar Winddaten eines Windparks in Bruck an der Leitha
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
XI, 85 S. : Ill., graf. Darst., Kt.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Vanda Grubisic
AC Nummer
AC09405655
Utheses ID
18406
Studienkennzahl
UA | 415 | | |