211service.com
Czujniki laserowe do turbin wiatrowych
Nowy światłowodowy system laserowy może mierzyć prędkość i kierunek wiatru do 1000 metrów przed turbiną wiatrową, dając masywnym maszynom wystarczająco cennych sekund na proaktywną adaptację do podmuchów i nagłych zmian kierunku wiatru. Urządzenie opracowane przez Złap wiatr , startup z siedzibą w Manassas w stanie Wirginia, może poprawić wydajność turbin wiatrowych i zapobiec ich awariom.
Widoczność wiatru: Pokazany tutaj prototyp nowego laserowego systemu LIDAR może rzutować poziomo trzy niewidzialne wiązki laserowe na odległość do 300 metrów przed turbiną wiatrową. Podczas przechodzenia przez wiązki wykrywane są małe cząsteczki na wietrze.
Urządzenie może pomóc w obniżeniu kosztów odnawialnej energii elektrycznej z wiatru. Turbiny wiatrowe tracą około 1 procent swojej sprawności operacyjnej z każdym stopniem, w którym ich łopaty nie są ustawione w linii z nadchodzącym wiatrem. Catch the Wind twierdzi, że jego system laserowy może zwiększyć moc turbiny o 10 procent, poprawiając dokładność orientacji. Nachylenie łopat można również dostosować przed wiatrem, aby zmniejszyć zużycie elementów przekładni i łopatek przekładni turbiny, obniżając koszty napraw i konserwacji nawet o 10 procent oraz wydłużając żywotność farmy wiatrowej.
John Kourtoff, dyrektor generalny dewelopera morskiej energetyki wiatrowej Moc Trillium , nazywa podejście Catch the Wind koncepcyjnie intrygujące, jeśli może zarówno obniżyć koszty farm wiatrowych, jak i zwiększyć przychody. Na pierwszy rzut oka ma to sens. To byłoby dla nas korzystne, mówi. Ale musiałbym zobaczyć prawdziwe dane terenowe.
Obecne systemy pomiaru energii wiatrowej – zarówno anemometry mechaniczne, jak i bardziej zaawansowane urządzenia LIDAR (wykrywanie i wyznaczanie zasięgu światła) – są wykorzystywane przede wszystkim do określenia, czy lokalizacja jest odpowiednia dla farmy wiatrowej. Systemy są również utrzymywane jako część lokalnych stacji pogodowych wykorzystywanych do długoterminowego prognozowania wiatru. Dane w czasie rzeczywistym można również zbierać, montując mały anemometr z tyłu gondoli turbiny, mówi Kourtoff. Problem z tym ustawieniem polega na tym, że powietrze jest tak zakłócone po przejściu przez łopatki turbiny, że pomiary są często przekrzywione i niewiarygodne. Ponadto turbina może reagować na zmiany wiatru dopiero po uderzeniu w jej łopaty, narażając je przez kilka sekund na szereg szkodliwych sił spowodowanych uskokiem wiatru, podmuchami i turbulencjami.
Catch the Wind zaadaptował LIDAR, aby można go było montować na turbinach wiatrowych i używać do pomiaru zmian wiatru w czasie w celu dokonania korekty turbiny. Pulsuje trzy niewidzialne wiązki laserowe przed turbiną, które mogą jednocześnie mierzyć zarówno pionowe, jak i poziome prędkości wiatru na różnych odległościach, a także nagłe zmiany kierunku. Podobnie jak konwencjonalny LIDAR, wykorzystuje do tego zasadę Dopplera: kiedy laser odbija się od małych cząsteczek kurzu unoszonych przez wiatr, zmienia kolor. Kolor lasera jest wprost proporcjonalny do prędkości cząstki. Urządzenie wykorzystuje zastrzeżone algorytmy do konwersji tych danych na pomiary prędkości i kierunku wiatru przed przekazaniem działania do systemu sterowania turbiną. Urządzenie wyświetla powiadomienie z 20-sekundowym wyprzedzeniem – wystarczy, aby obrócić gondolę i ustawić łopatki pod takim kątem, aby turbina mogła przechwycić więcej energii wiatru, jednocześnie zmniejszając obciążenie jej części.
Konwencjonalny LIDAR nie nadaje się do montażu na turbinach wiatrowych, ponieważ urządzenia te opierają się na lustrach, które muszą być precyzyjnie ustawione, aby wyświetlać pojedynczą wiązkę jako trójwymiarowy stożek, mówi prezes firmy Philip Rogers. Zmiany temperatury lub nagły ruch mogą spowodować nieprawidłowe ustawienie lusterek. Urządzenie firmy Rogers zastępuje lustra światłowodami, które emitują trzy oddzielne wiązki. Taka konstrukcja sprawia, że jest wytrzymała, mała i wystarczająco lekka, aby można ją było na stałe zamontować na gondoli turbiny i zintegrować z jej systemem sterowania. Jest bardzo podobny do elektroniki półprzewodnikowej, wyjaśnia Rogers. Tworzy to bardzo kompaktowy i solidny system, który nie jest podatny na wstrząsy, zmiany temperatury i inne czynniki spowodowane ruchem.
System Catch the Wind jest obecnie testowany w terenie na Kanadyjski Instytut Energetyki Wiatrowej na wietrznej linii brzegowej Wyspy Księcia Edwarda. Paul Dockrill, dyrektor ds. technologii w instytucie, mówi, że urządzenie dobrze wypadł we wstępnych testach naziemnych na statywie. Wkrótce zostanie zamontowany na gondoli turbiny w ramach bardziej szczegółowych badań.
Rogers przewiduje, że system światłowodowy zostanie zintegrowany bezpośrednio z nowymi turbinami w miejscu produkcji, a także zostanie doposażony w tysiące pracujących już dziś turbin. Prowadzimy rozmowy z wieloma producentami i widzieliśmy duże zainteresowanie, mówi, dodając, że wersje beta urządzenia pojawią się wiosną przyszłego roku, a produkcja komercyjna jest planowana na koniec 2010 roku.