Unieke metingen van de instroom van windturbines

De partners in het gezamenlijk programma windenergie van de European Energy Research Alliance (EERA) hebben erop gewezen dat faciliteiten en apparatuur op Europees niveau moeten worden gedeeld om de onderzoeksmiddelen optimaal te kunnen benutten en toegang te krijgen tot geavanceerde technologieën. Dit alles met de ambitie om de EU-windenergie sector op internationaal topniveau te brengen en te houden. Daartoe organiseerden de EERA JP Wind-partners gezamenlijke experimenten in het kader van het geïntegreerde windonderzoeksproject van FP7 (IRPWind). Een van deze gezamenlijke experimenten is het ScanFlow-project.

De ScanFlow-meetcampagne is uitgevoerd op het TNO windturbine testlocatie. Het testterrein bestaat onder andere uit een rij van vijf volwaardige TNO 2,5MW-onderzoekturbines, vergezeld van een 108 meter hoge weermast. Het terrein is vlak, landbouwgebied, wat zorgt voor mooie, homogene windstromen.

Het instroomwindgebied van de turbine wordt voornamelijk gemeten met een DTU SpinnerLidar en drie DTU short-range scanners. Deze systemen zijn gebaseerd op LiDAR (Light Detection and Ranging)-technologie die de wind op afstand meet met behulp van laserlicht.

De SpinnerLidar is gemonteerd op de nacelle van de windturbine, op 80m hoogte. Het scant het windveld ongeveer 60m voor de windturbine, waarbij een tweedimensionale momentopname van de wind wordt gemaakt.

De drie LiDAR's voor short-range scanning worden zodanig geprogrammeerd en gesynchroniseerd op de grond geplaatst dat ze allemaal op hetzelfde punt in het windveld meten. Door de laserstralen te scannen of te verplaatsen kunnen de onderzoekers de volledige driedimensionale aspecten van het windveld vastleggen.

Bovendien registreert een LiDAR-profiel op de grond de ongestoorde windomstandigheden, terwijl een meteorologische mast de atmosferische omstandigheden registreert, wat essentiële achtergrondinformatie levert voor de validatie van het model. Ondertussen wordt de onderzoeksturbine onder normale omstandigheden gebruikt, waarbij essentiële gegevens, zoals geproduceerd vermogen, rotatiesnelheid, enz. ter plekke worden meegenomen.

Gedetailleerde windveldmetingen voor een windturbine zijn niet algemeen beschikbaar. TNO en haar partners stellen deze unieke, zeer gedetailleerde en uitgebreide dataset beschikbaar aan de onderzoeksgemeenschap via de ScanFlow-website (www.irpwind-scanflow.eu). De dataset zal door de academische wereld en het bedrijfsleven worden gebruikt om hun modellen te verbeteren en te valideren, zodat het ontwerp van windturbines verder kan worden verbeterd.