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Evaluierung eines Messverfahrens durch Feldtests an einer Kleinwindkraftanlage und im freien Gelände sowie Untersuchungen zur Glasfaserkopplung von faseroptisch konfigurierten Laser- und LED-Lichtquellen
Projektbearbeiter:
R. Mikuta
Finanzierung:
Industrie;
Der mit diesem neuartigen Messverfahren verbundene Schritt beinhaltet, die Windgeschwindigkeit und Windrichtung nicht mehr wie bisher am Ende der Gondel zu erfassen, sondern unmittelbar hinter dem Rotorblatt. Weil sich das Rotorblatt als Strömungskörper im Windstrom bewegt, entsteht an der Hinterseite des Rotors ein verändertes Strömungsfeld in dessen Bewegung die Windrichtung und die Windgeschwindigkeit als Komponenten im scheinbaren Wind enthalten sind. Der Abstand zwischen Rotor und Messaufnehmer ist möglichst gering zu gestalten, um die Wirkung der Annäherung des nachfolgenden Blattdurchlaufs auf die Messung zu verhindern. Mit wachsendem Abstand zwischen Rotor und Messmittel nimmt die Verwirbelung maßgeblich zu. In der heute gängigen Praxis wird die durch den Rotor verursachte wirbelbedingte Modulation der Messmittel durch einen gleitenden Mittelwert geglättet, wodurch eine systematische Abweichung entsteht.
Die auf diese Weise ermittelten Messwerte dienen der Steuerung vor Windkraftanlagen und deren optimaler Ausrichtung im Wind mittels Condition-Monitoring-Systemen (CMS).

In diesem Zusammenhang wurden Glasfaserkopplung und faseroptisch konfigurierte Laser- und LED-Lichtquellen für den Einsatz in unterschiedlichen Monitoring-Systemen (CMS) untersucht, die das optische Rotorblatt-Monitoring auf Windkraftanlagen und die Windmessung miteinander verbinden. In elementaren Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass LED-Lichtquellen unter schwierigen Umweltbedingungen eine kostengünstige Alternative zu Halbleiterlasern darstellen, wozu besonders ihre deutlich längere Lebensdauer beiträgt. Als weiteren Vorteil stellte sich auch heraus, dass durch Modulation des Lichtsignals wesentlich stabilere Messergebnisse erzielt werden können.

Schlagworte

Glasfaserkopplung, Messsystem, Messverfahren, Wind, Windenergieanlagen, Windkraftanlage
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