IEA Wind TCP Task 32: Wind LiDAR Systeme für die Entwicklung der Windenergie (Arbeitsperiode 2019 – 2021)

LiDAR-Systeme werden seit über einem Jahrzehnt im Bereich der Windenergie eingesetzt und haben maßgeblich zur Kostenreduktion der letzten Jahre beigetragen. Zwar ist der Reifegrad der Technologie mittlerweile sehr hoch, dennoch sind Wind-LiDAR-Geräte in der Windenergieindustrie noch nicht gänzlich akzeptiert.

Um die bestehenden Hemmnisse zu minimieren, wurde im Jahr 2013 der Task 32 der IEA Wind ins Leben gerufen (seit 2022: Task 52), der sich seitdem mit den Möglichkeiten und Herausforderungen der Anwendung von LIDAR-Systemen auseinandersetzt.

Für Österreich sind aufgrund der komplexen Topographie vieler WKA-Standorte vor allem die Themen von LiDAR im komplexen Gelände und die LiDAR-Verfügbarkeit an alpinen Standorten relevant. Demnach bildeten diese beiden Themenbereiche die Schwerpunkte der Task-32 Teilnahme der Energiewerkstatt.

Bei einer Wind-LiDAR Messung müssen jeweils Daten von Messstrahlen in unterschiedlicher Richtung zu einem Windvektor kombiniert werde. Für diese sogenannte Rekonstruktion der Windgeschwindigkeit geht man von einer stetigen und homogenen Strömung aus. Im komplexen Gelände sind diese Bedingungen oft nicht erfüllt, wodurch sich eine Messunsicherheit ergibt. Für die Quantifizierung dieser Unsicherheit und die Bewertung möglicher Korrekturmethoden wurden in einer, von der Energiewerkstatt geleiteten, Arbeitsgruppe innerhalb des Task 32 in den Jahren 2019-2022 eine Vergleichsstudie durchgeführt. Als Basis dafür dienten Messdaten von Österreichischen alpinen Standorten. Die Ergebnisse dieser Studie wurden 2022 in dem Bericht „Comparative Exercise on Ground Based Lidar in Complex Terrain" veröffentlicht.

Einen weiteren nationalen Arbeitsschwerunkt im Rahmen dieser Tätigkeitperiode des Task 32 bildete eine vergleichende Untersuchung von LiDAR Verfügbarkeiten an alpinen Standorten. LiDAR Messungen beruhen auf der Streuung von Laserlicht an Luftaerosolen. In sehr sauberer Luft mit nur wenige Aerosolen ist daher die Messverfügbarkeit oft stark eingeschränkt. Für eine Quantifizierung dieser Problematik wurden die Verfügbarkeiten von Windmessungen an alpinen und an Flachlandstandorten im Jahresverlauf ausgewertet. Die Ergebnisse bestätigten einen drastischen Unterschied in der Verfügbarkeit, die an Bergstandorten, insbesondere im Winter, auf durchschnittlich etwa 50% absank. Da Bergstandorte in großer Seehöhe außerhalb Österreichs kaum für die Windenergie genutzt werden, war die Problematik in dieser Form in den bisherigen internationalen Erfahrungen zu LiDAR-Windmessungen nicht bekannt.

Auch diese Ergebnisse wurden in Berichtsform veröffentlicht. Eine weitere, besonders hervorzuhebende Disseminationsaktivität in dieser Tätigkeitsperiode, war ein zusammen mit der IG-Windkraft veranstaltetes Treffen, an dem die Ergebnisse aus dem Task 32, sowie aus den anderen IEA Wind Tasks mit Österreichischer Beteiligung (Tasks 41, 51, und 54), der versammelten Österreichischen Windbranche vorgestellt werden konnten.

Flyer und Kurzinfos

• Wind Lidar (2019)
• Increasing the impact of wind lidar through digitalisation (2019)
• The OpenLidar Initiative for collaboration on wind lidar hardware and software (2019)

Präsentationsunterlagen

• A business case for wind resource assessment using scanning wind lidars (2021)
• Comparison of uncertainties in measurements from cup anemometers and lidar systems (2021)

Berichte und weitere Publikationen

• Report: Comparative Exercise on Ground Based Lidar in Complex Terrain (2023)
• Vergleichende Datenverfügbarkeit von LiDAR-Messkampagnen. Analyse und Bewertung im Rahmen der IEA Wind Task 32 Forschungskooperation (2022)
• Workshop Minutes: Workshop 16 - Digitalisation of Wind Lidar (2021)
• Survey of Correction Techniques for Remote Sensing Devices in Complex Flow (2020)
• A Review of Guidance for Using Ground-Based Vertically-Profiling Wind Lidar For Wind Resource Assessment (2020)
• Webinar Summary: Approaches in filtering data from pulsed wind lidar (2020)
• Collaborative R&D Roadmap (Update vom 15. September 2020)
• Collaborative R&D Roadmap (2019)

Weitere Publikationen finden Sie bei der vergangenen Arbeitsperiode 2016-2019.

Projektleitung:

Ing. Christoph Tiefgraber, Energiewerkstatt Verein

China, Kanada, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Japan, Niederlande, Großbritannien, Norwegen, Südkorea, Vereinigte Staaten, Österreich

Alexander Stökl
Energiewerkstatt Verein
Heiligenstatt 24
5211 Friedburg