Umfangreiche Offshore-Messkampagne

TotalEnergies beauftragt Fraunhofer IWES mit umfangreicher Offshore-Messkampagne.

Wie genau sind Windmessungen von Dual-Doppler-Scanning-Lidar-Systemen? Und welches Potenzial haben sie für die Offshore-Windenergie? Diesen Fragen geht das Fraunhofer IWES gemeinsam mit Oldbaum Services Ltd und TotalEnergies in zwei parallel laufenden Messkampagnen in Großbritannien und Japan nach.

Bei der Dual-Doppler-Scanning-Lidar-Technologie werden zwei Messgeräte an verschiedenen Standorten an Land synchron betrieben. Sie sind so ausgerichtet, dass sich die Laserstrahlen an einem Punkt in bis zu 10 Kilometern Entfernung vor der Küste – auf Höhe der Rotornabe einer typischen Windenergieanlage – kreuzen, um so potenziell hochpräzise Informationen über die Windverhältnisse zu liefern. Dazu wurden zwei Messkampagnen gestartet, die diese Daten mit Messungen an Offshore-Messmasten vergleichen, um die Leistung der Technologie zu bewerten. Neben der präzisen Messung der Windgeschwindigkeit könnte der Vergleich auch das Potenzial im Bereich der Turbulenzmessung zeigen.

Lidar-Systeme haben sich schnell zum Standardmesssystem für Windenergieprojekte entwickelt. Sie sind in der Lage, qualitativ hochwertige Daten für eine Reihe von Anwendungen in der Branche zu liefern. Eine der spannendsten Entwicklungen der letzten Jahre war die Weiterentwicklung von Scanning-Lidar-Systemen. Je nach Reichweite und Betriebsart haben sie das Potenzial, alle Anwendungen für atmosphärische Windenergiemessungen abzudecken, einschließlich Windressourcen und Standortbedingungen. Studien haben gezeigt, dass die Remote-Sensing-Technologie das Potenzial hat, zuverlässige Daten zur Turbulenzintensität auf hoher See zu liefern. Aber wie präzise sind diese Daten? Wie können sie optimal konfiguriert werden? Liefern alle Scanning-Lidar-Systeme die gleichen Ergebnisse? Diese Fragen werden von Fraunhofer IWES und Oldbaum im Rahmen eines von TotalEnergies in Auftrag gegebenen Projekts beantwortet.

Antworten auf diese Fragen sind für einen Windparkentwickler und -betreiber wie TotalEnergies von entscheidender Bedeutung, da sie bei der Entwicklung von Offshore-Windparks helfen können, ohne dass ein Messmast oder eine schwimmende Lidar-Boje erforderlich ist. Teststandorte an der britischen und japanischen Küste wurden ausgewählt, weil sie mit einem meteorologischen Messmast in einer Küstenentfernung von bis zu 7 Kilometern ausgestattet sind. Die Daten dieser meteorologischen Messmasten können als Referenz für die Dual-Scanning-Lidar-Technologie verwendet werden.

»Bei der Entwicklung von Offshore-Windparks ist das Verständnis atmosphärischer Turbulenzen von entscheidender Bedeutung, um die Entwürfe zu optimieren und die Modellierung der Turbinen-Nachlaufströmung zu verbessern. Wir bei TotalEnergies sind Vorreiter bei der Nutzung innovativer Techniken zur Verbesserung der Messung der Turbulenzintensität offshore. Diese einzigartige Zusammenarbeit mit Fraunhofer IWES und Oldbaum Services, führend auf dem Gebiet der Windmessung, unterstützt uns dabei, den Mehrwert der Dual-Scanning-Lidar-Technologie im Rahmen dieses Projekts zu demonstrieren«, erklärt Julien Haize, Projektmanager und Offshore Wind Technical Engineer bei TotalEnergies.

Dr. Julia Gottschall, Chief Scientist am Fraunhofer IWES, leitet das Projekt und ergänzt: »Als weltweit erstes seiner Art wird das Projekt die Messfähigkeit von vier verschiedenen Herstellern von Long-Range-Scanning-Lidar-Systemen untersuchen und wertvolle Einblicke in die Messfähigkeit und Empfindlichkeit der Messungen unter verschiedenen Umweltbedingungen geben.«

Dies wird durch die Einrichtung einer neuartigen Testinfrastruktur in Blyth, Großbritannien, und eines parallelen Tests an einem Standort in Japan erreicht. Die gleichzeitige Durchführung des Programms erweitert die Bandbreite der Umweltbedingungen, denen die Lidar-Systeme ausgesetzt sind. Dies liefert wertvolle Informationen darüber, was die Genauigkeit dieser Systeme im Vergleich zu herkömmlichen Messsystemen wie meteorologischen Messmasten beeinflusst.

Technische und Datensupportleistungen werden von Oldbaum Services mit Sitz in Schottland, Großbritannien, erbracht. Oldbaum wird den Teststandort in Großbritannien betreuen und den Betrieb sowie die Einrichtung der Systeme unterstützen, um die im Projekt beschriebenen wissenschaftlichen Ziele zu erreichen.

»Oldbaum Services freut sich, mit Julia Gottschall und dem Fraunhofer IWES zusammenzuarbeiten, um dieses innovative Projekt im Auftrag von TotalEnergies durchzuführen. Die Offshore-Windindustrie benötigt hochwertige Datensätze, die ein vollständiges Bild des Energiepotenzials vermitteln, und Scanning-Lidars, insbesondere in Dual-Konfiguration, haben die einzigartige Fähigkeit, diesen Bedarf zu decken«, erklärt Andrew Oldroyd, Technical Director von Oldbaum Services.

Nach der Erstellung des wissenschaftlichen Arbeitsplans begannen die beiden Messkampagnen in Großbritannien und Japan im August und Oktober 2024. Das Projekt läuft bis Juni 2025.

Fraunhofer IWES
Das Fraunhofer IWES entwickelt innovative Methoden, den Ausbau der Windenergie- und Wasserstoffwirtschaft zu beschleunigen, die Risiken zu minimieren und die Kosteneffizienz zu steigern. Innovationen in technologische Weiterentwicklungen werden durch Validierung abgesichert und Innovationszyklen verkürzt. Planung und Entwicklung von Offshore Windparks werden beschleunigt und präzisiert. Derzeit sind mehr als 300 Wissenschaftlerinnen, Wissenschaftler und Angestellte sowie über 100 Studierende an neun Standorten beschäftigt: Bochum, Bremen, Bremerhaven, Görlitz, Hamburg, Hannover, Leer, Leuna und Oldenburg.

TotalEnergies
TotalEnergies ist ein breit aufgestelltes Energieunternehmen, das weltweit Energie produziert und vermarktet: Öl und Biokraftstoffe, Erdgas und grüne Gase, erneuerbare Energien und Strom. Die 105.000 Mitarbeitenden des Unternehmens setzen sich dafür ein, dass Energie immer erschwinglicher, sauberer, zuverlässiger und für so viele Menschen wie möglich zugänglich wird. TotalEnergies ist in mehr als 130 Ländern aktiv und stellt die nachhaltige Entwicklung in all ihren Dimensionen in den Mittelpunkt seiner Projekte und Aktivitäten, um zum Wohlergehen der Menschen beizutragen.
TotalEnergies OneTech ist der neu gegründete Zweig von TotalEnergies S.E., der für die Forschungs-, Entwicklungs- und Technologieaktivitäten sowie für die Aufwertung der immateriellen Vermögenswerte des Unternehmens zuständig ist.

Oldbaum Services
Oldbaum Services ist ein Beratungsunternehmen für Windenergie mit Sitz in Schottland, Großbritannien. Oldbaum hat in der Vergangenheit Innovationen im Bereich der Windenergiemessungen und insbesondere mit Lidar geliefert. Oldbaum hat branchenfördernde Kampagnen wie NORSEWiND durchgeführt und Pionierarbeit bei der Nutzung von Scanning-Lidar in verschiedenen Märkten auf der ganzen Welt geleistet, unter anderem als eines der ersten Beratungsunternehmen in Japan, das Scanning-Lidar für Offshore-Windenergie einsetzt. Oldbaum hat weltweit über 15 Scanning-Lidar-Kampagnen durchgeführt, die alle einen klaren Fokus auf die Bereitstellung hochwertiger Datensätze für die Entwicklung hatten, um sowohl finanzielle als auch technische Projektanforderungen zu erfüllen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Ansprechperson Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES
Projektkoordination, Dr. Julia Gottschall, Chief Scientist
Telefon: +49 (0)471 14290-354
E-Mail: julia.gottschall@iwes.fraunhofer.de
www.iwes.fraunhofer.de

Ansprechperson TotalEnergies
Projektmanager, Julien Haize, Technical Lead Engineer
Telefon: +33 (0)6 12 24 89 19
E-Mail: julien.haize@totalenergies.com
www.totalenergies.com