Thomas van de Sandt
Met een LIDAR-installatie op een windturbine is zeer nauwkeurig de windrichting en -snelheid voor de turbinebladen te bepalen.
Daarmee is het een goed middel om de prestaties van een windturbine te controleren en het rendement te verbeteren. Die conclusie trekt ECN, dat samen met de TU Delft, XEMC Darwind en Avent Lidar Technology onderzoek deed naar de toepassing van deze technologie.
‘We wisten al dat LIDAR veel potentie had. Eerst was de technologie nog vrij gevoelig, maar nu zien we dat het echt een volwassen status heeft bereikt’, vertelt Jan Willem Wagenaar, onderzoeker bij ECN. ‘Na proeven op ons eigen testveld zijn we nu op zoek naar exploitanten van windparken die onze kennis ook in de praktijk willen toepassen.’
De technologie van LIDAR lijkt op die van radar, maar dan met licht in plaats van radiogolven. Een laser zendt een lichtbundel uit, die weerkaatst op aerosolen in de lucht. Omdat deze deeltjes met de wind meebewegen, ondergaat het teruggekaatste licht een Dopplerverschuiving. Aan de hand van die frequentieverschuiving bepaalt het systeem de snelheid van de aerosolen in de richting van de lichtbundel. Door metingen van meerdere laserbundels te combineren, is zowel de windrichting als snelheid te bepalen. ECN testte een systeem dat met twee bundels een meetbereik had van
80 m tot 400 m voor de turbine.
De technologie kan helpen de prestaties van windturbines te valideren. Hiervoor zijn metingen van de windsnelheid ter plaatse van groot belang. ‘Nu nog wordt vaak een mast met een cup anemometer (ronddraaiend molentje met halve bolletjes, red.) naast de turbine geplaatst om de prestatie te meten volgens internationale richtlijnen. Die mastinrichting is vooral offshore duur en er is een vergunning voor nodig’, zegt Wagenaar. Een LIDAR-installatie daarentegen is gewoon op de gondel te plaatsen, zodat een extra mast niet nodig is.
Behalve voor validatie van de prestaties van de windturbine, is het ook mogelijk de LIDAR te koppelen aan de regeling van de turbine om de prestaties te optimaliseren. ‘Hierbij is het voordeel dat een LIDAR-systeem voor de turbine meet. Je kunt dus anticiperen op de wind die eraan komt’, aldus Wagenaar.
Bij de tests van ECN bleken de LIDAR-metingen goed overeen te komen met metingen van windsnelheid met een cup anemometer. Ook bleek dat het systeem de uitlijning van de turbine zou kunnen verbeteren. Wagenaar: ‘Daarmee gaan de opbrengsten omhoog en beperken we de slijtage. Het corrigeren van een scheefstand van 10 graden levert al zo’n 3 % extra rendement op.’
ECN test nu met een ander systeem de mogelijkheid om de LIDAR aan het regelsysteem van de windturbine te koppelen.
