Alternatywą dla masztów do pomiaru kierunku i prędkości wiatru, bądź dodatkową możliwością dokładniejszego określenia warunków wiatrowych panujących w terenie planowanej farmy wiatrowej, są urządzenia teledetekcyjne, które pośrednio mierzą parametry wiatru. Mają one kilka zalet w stosunku do masztów pomiarowych. Pierwszą z nich jest łatwość transportu urządzenia – można je przewieźć małą ciężarówką, nie wymagają uzyskiwania pozwoleń administracyjnych oraz umożliwiają pomiar parametrów wiatru w całym zakresie pracy wirnika przyszłej elektrowni wiatrowej (rys. 1) w przeciwieństwie do pomiaru anemometrami na masztach, gdzie zmierzone mamy prędkości w dolnych oraz środkowych zakresach pracy wirnika elektrowni (rys. 2). W jednym z poprzednich numerów dwumiesięcznika GLOB Energia opisany był Sodar, który jest jednym z bardziej znanych urządzeń teledetekcyjnych stosowanych w energetyce wiatrowej oraz meteorologii. Do wyznaczenia parametrów wiatru wykorzystuje on sygnały akustyczne. Mniej znanym, ale również bardzo interesującym urządzeniem mierzącym pośrednio parametry wiatru, jest lidar (Light Detection And Ranging). Wykorzystuje on analizę impulsów światła.

pomiary predkości wiatruLidar składa się z nadajnika, którym jest impulsowy laser, oraz odbiornika optycznego składającego się z teleskopu, czułego detektora i filtra, którego widmo transmisji jest dopasowane do widma lasera. Laser generuje impuls światła, którego długość fali dobrana jest w taki sposób, aby nie był on pochłaniany przez zawarte w atmosferze gazy. Wiązka wprowadzana jest w atmosferę wzdłuż osi optycznej teleskopu. Światło lasera rozchodzące się w atmosferze rozprasza się na zawartych w atmosferze naturalnych aerozolach, czyli cie kłych kroplach bądź stałych cząstkach pochodzenia naturalnego. Część sygnału świetlnego będąca efektem rozproszenia światła do tyłu dociera do układu detekcyjnego jako echo. Teleskop ogniskuje powracające światło na fotodetektorze (fotodioda lub fotopowielacz), który bada natężenie zaobserwowanego rozproszonego światła. Otrzymane dane są następnie analizowane i na ich podstawie obliczane są parametry wiatru. W przypadku lidarów problemem są mgły oraz niskie chmury, które powodują zagęszczenie atmosfery. Sygnały świetlne wysyłane przez lidary nie dochodzą do odpowiednich wysokości. Zazwyczaj takie warunki atmosferyczne występują przy niskich prędkościach wiatru, ale istotne jest to, aby dokładnie wyznaczyć te okresy.

 

Zobacz także:

Charakterystyka turbin wiatrowych o mocy 2–3 MW

 

Adam Królikowski

 

 

Czytaj całość

Globenergia 1/2011

okladka-1-2011Image44