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Motivation
Die Erfassung von Windfeldern mit der LiDAR- Technologie (Light Detection and Ranging) gewinnt durch die erhöhten Kosten für Messmasten und die Forderung nach zeitlich und räumlich hoch aufgelösten Windfeldmessungen in der Windenergiebranche immer mehr an Bedeutung. Die Technologie nutzt den Laufzeitunterschied des an Aerosolen reflektierenden Laserstrahls zur Bestimmung von Windgeschwindigkeit und -richtung. Die Techniken der Fernerkundung bieten große Vorteile, insbesondere für Anwendungen offshore. Im Rahmen des vom Bundesumweltministeriums geförderten Verbundprojektes soll die LiDAR- Technologie weiterentwickelt werden, um andere RAVE-Forschungsprojekte (http://www.rave-offshore.de) auf dem Offshore-Testfeld „alpha ventus" (http://www.alpha-ventus.de) zu unterstützen. Die zu entwickelnden Messmethoden werden eine direkte Anwendung finden in der Leistungskurven- und Lastmessung. Belastungen von Windenergieanlagen sollen durch die Erfassung von Nachlaufströmungen und derer Simulation, sowie durch die Erfassung des einströmenden Windfeldes unter Mitwirkung neuer Regelstrategien reduziert werden. Messungen u.a. von der Gondel aus werden zu Verifizierung der Ergebnisse dienen.
Aktuelles
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1. April 2012
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Wir bekommen Verstärkung im Team: Ines Würth beginnt ihre Arbeit am SWE.
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27. Februar 2012
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Der SWE Lidar Scanner wird auf der CART2 bei NREL, Colorado, USA installiert.
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Februar 2012
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Im Februar 2012 startet eine gemeinsame Kampagne mit dem US-amerikanischem Forschungsinstitut NREL zur weltweit ersten Erprobung der Lidar-basierten Regelung. Dazu stehen zwei Anlagen mit je einem Lidar System zur Verfügung. Auf der CART3 (3 Rotorblätter) wird ein komerzielles Gerät verwendet und auf der CART2 (2 Rotorblätter) das SWE Lidar System.
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| Januar 2012 |
Der SWE Lidar Scanner kommt zurück aus Dänemark und wird für die kommende Kampagne in den USA umgehend vorbereitet. Hierzu zählen unter anderem eine echtzeitfähige Datenanbindung.
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| 15. April 2011 |
Beginn der gemeinsamen Messkampagne des SWE mit der Abteilung „Test & Measurement" des dänischen Forschungszentrums Risø DTU. Geplant sind zunächst Messungen vom Boden aus, schräg in Richtung eines Windmessmasten. Des Weiteren sollen Messungen von dem Heck der Windenergieanlage „Nordtank" folgen. Die Anlage dient zum einen als Plattform, um von dort aus horizontal auf einem weiteren Windmessmast zu schießen und Vergleichsmessungen hinsichtlich Windgeschwindigkeit und Turbulenz durchzuführen. Bei entsprechenden Windbedingungen wird die Anlage in Betrieb gesetzt und der Nachlauf der Nordtank-Anlage vermessen. Bei Wind aus südlicher Richtung können sogar die zwei überlagerten Nachläufe der Windenergieanlagen "Nordtank" und "Tellus" erfasst werden.
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| 28. März 2011 |
Beginn der Messkampagne der zwei neuen Scanner mit DEWI und Germanische Lloyd- Garrad Hassan im deutschen Offshore Testfeld „alpha ventus"
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| 17.+18. Oktober 2010 |
Ergebnisse der Messkampagnen werden auf der Deutschen Windenergiekonferenz DEWEK vorgestellt. |
| 13. Oktober 2009 |
Das Lidar Gerät samt Scanner wurde um 180° gedreht und "schaut" nun in die Einströmung der M5000.
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| 18. Mai 2009 |
Das Lidar System wird auf der Gondel montiert und ausgerichtet. Die erste Messkampagne beschäftigt sich mit dem Nachlauf der Multi-MW Windenergieanlage.
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| 17. Mai 2009 |
Das Windcube wird für die Gondelmesskampagne vorbereitet, die Messtechnik und die Ausrichtung des Laserstrahls bis in die Nacht hinen geprüft. |
| 15. Mai 2009 |
Die Konstruktion der Lidar Halterung, Turm und Abstrebung, wird auf der AREVA Wind M5000 montiert. Nun fehlt noch das LiDAR- Gerät. |
| Frühjahr 2009 |
Die Entwicklung des Scanners geht voran. Die Tests am SWE wurden erfolgreich abgeschlossen.
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Herbst 2008
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Im Zuge des vom BMU geförderten Forschungsprojekts "LIDAR" soll ein Scanner entwickelt werden, der den Einsatz des Lidar Geräts auch von der Gondel einer Windkraftanlage ermöglicht. Auf diese Weise lässt sich das Windfeld wahlweise vor oder hinter einer Windenergieanlage über die gesamte vom Rotor überstrichene Fläche in verschiedenen Entfernungen von der Gondel aus betrachten und untersuchen. Die Erkenntnis des herannahenden Windfelds wird beispielsweise für die Entwicklung prädiktiver Regelungsstrategien oder für zukünftige Leistungs- und Lastmessungen herangezogen. Die Kenntnis des Nachlaufes von Windenergieanlagen lassen innerhalb eines Windparks die Lasten von benachbarten Anlagen abschätzen.
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Das Lidar-Team 2012
Studien- und Diplomarbeiten
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| Name: |
Frank Sandner |
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| Thema: |
Entwurf eines reduzierten Modells einer schwimmenden Windkraftanlage
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| Betreuer: |
David Schlipf, Denis Matha, Prof. Dr.-Ing. Robert Seifried |
| Begonnen: |
23.01.2012 |
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| Name: |
Florian Haizmann |
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| Thema: |
Implementation of an adaptive feedforward control for load reduction of wind turbines
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| Betreuer: |
Paul Fleming (NREL), Alan Wright (NREL), David Schlipf |
| Begonnen: |
12.12.2011 |
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| Name: |
Paul Brodbeck |
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| Thema: |
Adaptive Regelung von Windenergieanlagen mit Hilfe von LIDAR
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| Betreuer: |
David Schlipf |
| Begonnen: |
01.07.2011 |
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| Name: |
Jenny Rieck |
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| Thema: |
Lastanalyse einer Windenergieanlage mittels eines gondelbasierten LIDAR-Geräts |
| Betreuer: |
Oliver Bischoff |
| Begonnen: |
01.05.2011 |
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| Name: |
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| Thema: |
Entwurf und Verifikation einer Messkampagne im Modellmaßstab zur weitergehenden Behandlung der Berechnungsverfahren für bodenbasierte LIDAR-Messungen im komplexen Gelände |
| Betreuer: |
Martin Hoffsäß, David Schlipf |
| Begonnen: |
01.02.2011 |
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| Name: |
Timo Maul |
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| Thema: |
Extremlastreduktion für Windenergieanlagen mit Hilfe von LIDAR |
| Betreuer: |
David Schlipf |
| Zeitraum: |
01.12.2010-05.09.2011 |
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| Name: |
Patrick Grau |
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| Thema: |
Model Predictive Control (MPC) for wind turbines with LIDAR-technology |
| Betreuer: |
Markus Reble, Prof. Jorge Otávio Trierweiler, David Schlipf |
| Zeitraum: |
01.08.2010-22.03.2011 |
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| Name: |
Ines Würth |
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| Thema: |
Vergleich der effektiven Windgeschwindigkeit aus Windturbinendaten und gondelbasierter LIDAR Windfeldmessung für die Leistungskurvenvermessung und Regelung |
| Betreuer: |
Dr. Uwe Gaisbauer (IAG), Konrad Meister (IAG), Andreas Rettenmeier, David Schlipf |
| Zeitraum: |
01.05.2010-30.03.2011 |
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| Name: |
Phillip Klausmann |
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| Thema: |
Ermittlung von Leistungskurven basierend auf interpolierter line-of-sight Geschwindigkeiten gondelbasierter LiDAR-Messungen |
| Betreuer: |
Konrad Meister (IAG), Andreas Rettenmeier |
| Begonnen: |
15.04.2010 |
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| Name: |
Jan Anger |
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| Thema: |
Untersuchungen zur Optimierung der Windnachführung von Windenergieanlagen basierend auf line-of-sight Geschwindigkeiten gondelbasierter LiDAR-Messungen |
| Betreuer: |
Martin Hoffsäß, Andreas Rettenmeier, David Schlipf |
| Zeitraum: |
01.01.2010-02.08.2010 |
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| Name: |
Davide Trabucci |
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| Thema: |
Theoretical and experimental testing of Taylor's hypothesis by measuring wind with a nacelle based LiDAR system |
| Betreuer: |
Juan José Trujillo, David Schlipf |
| Zeitraum: |
01.08.2009-31.03.2010 |
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| Name: |
Francisco Castellote Asenjo |
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| Thema: |
Analysis of the Near Wake Wind Field of a Large Scale Wind Turbine with a Pulsed Lidar from the Nacelle
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| Betreuer: |
Juan José Trujillo
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| Zeitraum: |
01.07.2009 - 17.11.2009
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| Name: |
Stefan Kapp |
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| Thema: |
Advanced speed control of wind turbines by use of remote sensing technologies |
| Betreuer: |
David Schlipf (SWE), Prof. Torben Mikkelsen (Risø) |
| Zeitraum: |
15.10.2009-31.03.2010 |
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| Name: |
Michael Wollny |
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| Thema: |
Experimentelle und numerische Untersuchung meteorologischer Einflüsse auf das Betriebsverhalten der Multibrid M5000 auf der Basis laseroptischer Messdaten |
| Betreuer: |
Andreas Rettenmeier |
| Zeitraum: |
1.09.2008-31.05.2009 |
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Hilfswissenschaftler
Links
Veröffentlichungen 2011
Publikationen
- B. Canadillas, D. Schlipf, T. Neumann, D. Kuehnel, Validation of Taylors Hypothesis under offshore conditions. An experimental study using a nacelle-based two-beam Lidar, EGU, Vienna, Austria, April 2011.
- A. Rettenmeier, P. Klausmann, O. Bischoff, M. Hofsäß, D. Schlipf, B. Siegmeier, M. Kühn, Determination of Poer Curves Based on Wind Field Measurements Using a Nacelle-based Lidar Scanner, EWEA, Brussels, Belgium, March 2011.
- D. Schlipf, S. Kapp, J. Anger, O. Bischoff, M. Hofsäß, A. Rettenmeier, U. Smolka, M. Kühn, Prospects of Optimization of Energy Production by LiDAR Assisted Control of Wind Turbines, EWEA, Brussels, Belgium, March 2011.
- C. E. Carcangiu, D. Schlipf, T.Maul, T. Fischer, E. Bossanyi, M. Isaac Pineda, Facing extreme wind conditions with LIDAR assisted control, EWEA, Brussels, Belgium, March 2011.
Veröffentlichungen 2010
Publikationen
- A. Rettenmeier, O. Bischoff, M. Hofsäß, D. Schlipf, J.J. Trujillo, Wind Field Analysis Using A Nacelle-Based LiDAR System, EWEC, Warsaw, Poland, April 2010.
- Y. Käsler, S. Rahm, C. Kiemle, A. Rettenmeier, Long-range wind lidar measurements of a multi-MW wind turbine, ISARS, Paris, June 2010.
- D. Schlipf, S. Schuler, F. Allgöwer, M. Kühn, Look-Ahead cylcic pitch control with LiDAR, TORQUE, Heraklion, Greece, June 2010.
- D. Schlipf, D. Trabucchi, O. Bischoff, M. Hofsäß, J. Mann, T. Mikkelsen, A. Rettenmeier, J.J. Trujillo, M. Kühn, Testing of Frozen Turbulence Hypothesis for Wind Turbine Applications with a Scanning Lidar System, ISARS, Paris, June 2010.
- M. Sjöholm, T. Mikkelsen, L. Kristensen, J. Mann, P. Kirkegaard, S. Kapp, D. Schlipf, J. J. Trujillo, Spectral analysis of wind turbulence measured by a Doppler Lidar for velocity fine structure and coherence studies, ISARS, Paris, June 2010.
- D. Schlipf, O. Bischoff, M. Hofsäß, A. Rettenmeier, J. J. Trujillo, and M. Kühn, LiDAR and Wind Turbine Control, in Remote Sensing for Wind Energy. Risø report Risø-I-3068(EN), Risø National Laboratory for Sustainable Energy, A. Peña and C. B. Hasager, Eds. Risø National Laboratory for Sustainable Energy, Technical University of Denmark, Roskilde, Denmark, May 2010, pp. 137-146.
- A. Rettenmeier, M Hofsäß, M. Wächter, M. Kühn, J. Peinke, T. Neumann, H. Mellinghoff, Y. Käsler, S. Rahm, B. Siegmeier, J. Rauch, Final Results of the Joint Project "Development of LIDAR Wind Sensing for the German Offshore Test Site", DEWEK, Bremen, Germany, November 2010.
- D. Schlipf, T. Fischer, C. E. Carcangiu, M. Rossetti, E. Bossanyi, Load Analysis of Look-Ahead Collective Pitch Control Using LIDAR, DEWEK, Bremen, Germany, November 2010.
- O. Bischoff, M. Hofsäß, A. Rettenmeier, D. Schlipf, B. Siegmeier, Statistical Load Estimation Using a Nacelle-Based Lidar System, DEWEK, Bremen, Germany, November 2010.
- J. J. Trujillo, M. Kühn, O. Bischoff, M. Hofsäß, A. Rettenmeier, D. Schlipf, Validation of a Dynamic Meandering Model with Near Wake Lidar Measurements, DEWEK, Bremen, Germany, November 2010.
Wissenschaftliche Vorträge
-
D. Schlipf, O. Bischoff, M. Hofsäß, A. Rettenmeier, J.J. Trujillo, Nacelle based LIDAR for different wind turbine applications, PhD Summer School: Remote sensing for wind energy, Roskilde, Denmark, June 2010.
Technische und populärwissenschaftliche Vorträge
- A. Rettenmeier, Windenergie - Stuttgarter Forschungsaktivitäten im Offshore Testfeld alpha ventus, Ringvorlesung zum Wissenschaftsjahr "Zukunft der Energie", Stuttgart, Germany, July 2010.
Veröffentlichungen 2009
Publikationen
- D. Schlipf, J.J. Trujillo, V. Basterra, M. Kühn, Development of a Wind Turbine LiDAR Simulator, EWEC, Marseille, France, March 2009.
- J.J. Trujillo, M. Kühn, Adaptation of a Lagrangian Dispersion Model for Wind Turbine Wake Meandering Simulation, EWEC, Marseille, France March 2009.
- M. Wächter, A. Rettenmeier, M. Kühn, J. Peinke, Characterization of short time fluctuations in atmospheric wind speeds by LIDAR measurements, Meteorologische Zeitschrift, Volume 18, Number 3, June 2009.
Wissenschaftliche Vorträge
- D. Schlipf, LiDAR and wind turbine control, PhD Summer School: Remote sensing for wind energy, Roskilde, Denmark, June 2009.
- D. Schlipf, A. Rettenmeier, J.J. Trujillo, M. Kühn, Experiences with Nacelle Mounted Lidar-System, Upwind meeting Workpackage 6, Risoe-DTU, Denmark 2009.
- D. Schlipf, O. Bischoff, M. Hofsäß, A. Rettenmeier, J.J. Trujillo, M. Kühn, Nacelle mounted pulsed LiDAR systems, IEA Topical Expert Meeting on "Remote Wind Speed Sensing Techniques using SODAR and LIDAR", Boulder, USA, October 2009.
- D. Schlipf, O. Bischoff, M. Hofsäß, A. Rettenmeier, J.J. Trujillo, M. Kühn, Nacelle mounted pulsed LiDAR systems, Upwind meeting Workpackage 5, ECN, Netherlands, November 2009.
- J.J. Trujillo, F. Castellote, O. Bischoff, M. Hofsäß, D. Schlipf, A. Rettenmeier and M. Kühn, AMeasurements of a multi-MW turbine near wake using lidar from the nacelle. EUROMECH 508, Madrid, Spain, October, 2009.
Veröffentlichungen 2008
Publikationen
- M. Wächter, J. Gottschall, A. Rettenmeier, J. Peinke, Dynamical Power Curve Estimation Using Different Anemometer Types, DEWEK, Bremen, Germany, November 2008.
- A. Rettenmeier, M. Wächter, H. Mellinghoff, S. Rahm, A. Hofmann, L. Reeder, M. Kühn, Development of LIDAR Measurements for the German Offshore Test Site "Alpha Ventus", ISARS, RISØ-DTU, Denmark, June 2008.
- A. Rettenmeier, D. Schlipf, M. Wächter, Y. Käsler, H. Mellinghoff, B. Siegmeier, L. Reeder, M. Kühn, LiDAR Technology for the German Offshore Test Site "alpha ventus" - Joint Project in Measurement Development, DEWEK, Bremen, Germany, November 2008.
- D. Schlipf, M. Kühn, Prospects of a Collective Pitch Control by Means of Predictive Disturbance Compensation Assisted by Wind Speed Measurements, DEWEK, Bremen, Germany, November 2008.
- J.J. Trujillo, M. Kühn, LIDAR Measurement and Modelling of Wind Turbine Far-Wake Dynamics, DEWEK, Bremen, Germany, November 2008.
- M. Wächter, A. Rettenmeier, J. Peinke, Wind velocity measurements using a pulsed LIDAR system, ISARS, RISØ-DTU, Denmark, Juni 2008.
- J. J. Trujillo, D. Schlipf, A. Rettenmeier, Enhanced Measurements of a Large Turbine Near-Wake Using LIDAR from the Nacelle, ISARS, RISØ-DTU, Denamrk, June 2008.
Wissenschaftliche Vorträge
- J.J. Trujillo, Ferhat Bingöl, Gunner Larsen, Jakob Mann und Martin Kühn, LiDAR measurements of wind turbine wake dynamics and comparison with an engineering mode, Wake Seminar on POWWOW, Oldenburg, Germany, June 2008.
, David Schlipf
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Universität Stuttgart
Forschung 
