211service.com
Lasersensorer til vindmøller
Et nyt fiberoptisk lasersystem kan måle vindhastighed og retning op til 1000 meter foran en vindmølle, hvilket giver de massive maskiner nok dyrebare sekunder til proaktivt at tilpasse sig vindstød og pludselige ændringer i vindretningen. Enheden, udviklet af Fang vinden , en startup baseret i Manassas, VA, kunne forbedre effektiviteten af vindmøller og forhindre dem i at gå i stykker.
Vindspotting: En prototype af et nyt laserbaseret LIDAR-system, vist her, kan horisontalt projicere tre usynlige laserstråler op til 300 meter foran en vindmølle. Små partikler i vinden detekteres, når de krydser bjælkerne.
Enheden kan hjælpe med at sænke omkostningerne ved vedvarende elektricitet fra vind. Vindmøller mister omkring 1 procent af deres driftseffektivitet for hver grad, deres vinger ikke er på linje med den modkørende vind. Catch the Wind hævder, at dets lasersystem kan øge turbineeffekten med 10 procent ved at forbedre orienteringsnøjagtigheden. Vingenes hældning kan også justeres forud for vinden for at reducere slitage på turbine gearkassekomponenter og vinger, sænke reparations- og vedligeholdelsesomkostninger med op til 10 procent og forlænge levetiden af en vindmøllepark, siger virksomheden.
John Kourtoff, administrerende direktør for udvikler af havvindmøller Trillium Power kalder Catch the Winds tilgang konceptuelt spændende, hvis den både kan reducere vindmølleomkostningerne og øge indtægterne. Umiddelbart giver det mening. Det ville være en fordel for os, siger han. Men jeg bliver nødt til at se rigtige feltdata.
Nuværende målesystemer for vindenergi – både mekaniske vindmålere og mere avancerede LIDAR (light detecting and range)-enheder – bruges primært til at bestemme, om en placering er egnet til en vindmøllepark. Systemerne holdes også som en del af on-site vejrstationer, der bruges til langsigtede vindprognoser. Realtidsdata kan også indsamles ved at montere et lille vindmåler på bagsiden af en turbines nacelle, siger Kourtoff. Problemet med dette setup er, at luften er så forstyrret efter at have passeret turbinebladene, at målingerne ofte er skæve og upålidelige. Desuden kan møllen kun reagere på vindændringer, efter at dens vinger er blevet ramt, hvilket efterlader dem sårbare i nogle få sekunder over for en række straffekræfter forårsaget af vindforskydning, vindstød og turbulens.
Catch the Wind har tilpasset LIDAR, så den kan monteres på vindmøller og bruges til at måle vindændringer i tide for at foretage justeringer af møllen. Den pulserer tre usynlige laserstråler foran møllen, der samtidigt kan måle både lodrette og vandrette vindhastigheder på forskellige afstande, samt pludselige retningsændringer. Ligesom konventionel LIDAR gør den dette ved hjælp af Doppler-princippet: Når laseren preller af små støvpartikler, der bæres i vinden, skifter den farve. Laserens farve er direkte proportional med partiklens hastighed. Enheden bruger proprietære algoritmer til at konvertere disse data til målinger af vindhastighed og retning, før den kommunikerer et handlingsforløb til turbinens kontrolsystem. Enheden giver 20 sekunders forudgående varsel - nok til at dreje nacellen og vinkle vingerne, så møllen kan fange mere af vindenergien og samtidig reducere belastningen på dens dele.
Konventionel LIDAR er ikke egnet til montering på vindmøller, fordi disse enheder er afhængige af spejle, som skal placeres præcist, for at projicere en enkelt stråle som en tredimensionel kegle, siger virksomhedens præsident Philip Rogers. Ændringer i temperatur eller pludselige bevægelser kan slå spejlene ud af justering. Rogers' firmas enhed erstatter spejle med fiberoptik, der projicerer tre separate stråler. Dette design gør den robust, lille og let nok til at blive permanent monteret på en turbine-nacelle og integreret i dens kontrolsystem. Det er meget beslægtet med solid-state elektronik, forklarer Rogers. Det giver et meget kompakt og robust system, der ikke er modtageligt for stød, temperaturændringer og andre ting forårsaget af bevægelse.
Catch the Winds system er i øjeblikket ved at blive afprøvet på Wind Energy Institute of Canada på Prince Edward Islands blæsende kystlinje. Paul Dockrill, direktør for teknologi på instituttet, siger, at enheden klarede sig godt under indledende jordforsøg oven på et stativ. Den vil snart blive monteret på nacellen af en turbine som en del af en mere dybtgående undersøgelse.
Rogers forestiller sig, at det fiberoptiske system bliver integreret direkte i nye turbiner på fremstillingsstedet og også eftermonteres til de tusindvis af turbiner, der allerede er i drift i dag. Vi er i diskussioner med en række producenter, og vi har set en betydelig interesse, siger han og tilføjer, at betaversioner af enheden kommer næste forår, og kommerciel produktion er målrettet mod slutningen af 2010.