Ein mobiles System zur vektoriellen Messung der Windgeschwindigkeit

Abstract

Zusammenfassung Das an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) entwickelte Wind-Lidar misst Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Messhöhe mit hoher zeitlicher und örtlicher Auflösung sowie geringer Messunsicherheit. Das mobile PTB-Wind-Lidar ermöglicht hochgenaue und auf die SI-Einheiten rückführbare optische Windfernmessungen in Höhen zwischen 5 m und 250 m, wie sie in der Windindustrie und Meteorologie benötigt werden. Da das System keine geländeabhängigen Korrekturfaktoren benötigt, ermöglicht es präzise und hochaufgelöste Messungen auch vor und im Nachlauf von Windenergieanlagen. In diesem Artikel werden der Aufbau und die Funktionsweise des Messsystems beschrieben, einschließlich der bistatischen Geometrie, des faseroptischen Aufbaus, der Signalverarbeitung und der Messvolumengeometrie. Die hohe Auflösung des Messsystems wird anhand von ausgewählten Datensätzen erstmals in Form von Spektrogrammen verdeutlicht. Eine Zusammenstellung zuvor publizierter Vergleichsmessungen zeigt die Leistungsfähigkeit des PTB-Wind-Lidars auf. Die Vergleichsinstrumente umfassen ein Ultraschallanemometer, ein Laser-Doppler-Anemometer sowie ein Schalensternanemometer.