LiDAR SYSTEM VERMESSUNG DER WINDENERGIEANLAGE MEASUREMENTS OF THE WIND TURBINE

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Technisches Technical Management

LEVEL 1

LEITWARTE CONTROL ROOM LEVEL 2

TECHNISCHE BETRIEBSFÜHRUNG TECHNICAL MANAGEMENT LEVEL 3

SPEZIALISTEN SPECIALISTS

Kaufmännisches Commercial Management

AUSSENDIENST FIELD SERVICE

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Providing all services from a single source – this is how efficient wind farm management works.

FINANZBUCHHALTUNG FINANCIAL ACCOUNTING INFORMATIONSMANAGEMENT INFORMATION MANAGEMENT

ZUSATZLEISTUNGEN ADDITIONAL SERVICES

Aus allen Einzelleistungen der kaufmännischen und technischen Betriebsführung von Windparks, die für den gewinnorientierten Betrieb nötig sind, stellen wir den perfekten Service für unsere Kunden zusammen.

Out of all individual services of the commercial and technical management of wind farms necessary for a profit-oriented operation we will compile the ideal service for our clients.

Technisches Management Wir bieten die technische Komplettbetreuung von Windparks an, deren Kern eine Rund-um-die-Uhr-Überwachung ist, die von unserer Leitwarte sichergestellt wird, denn: kurze Reaktionszeiten minimieren Ertragsverluste. Die technische Betriebsführung von Windparks ist zuständig u.a. für die Betriebsüberwachung, die Dokumentation sowie das Vertrags- und Gewährleistungsmanagement. Für alle weiteren technischen Themen rund um den Windpark sind unsere ausgewiesenen Spezialisten im Einsatz. An den Anlagen vor Ort gewährleistet der erfahrene wpd windmanagerAußendienst den optimalen Betrieb und die Durchführung aller notwendigen Maßnahmen.

Technical Management We offer comprehensive support of wind farms with around-the-clock monitoring at its center, provided by our control room – because: fast response helps minimize yield losses. The technical management of wind farms comprises – among other things – operation monitoring, documentation as well as contract and warranty management. Our specialists are at your service for any other technical matter around the subject of wind farms. On site at the turbines, the experienced wpd windmanager field service ensures optimal operations and execution of all necessary measurements. Commercial Management We have extensive know how in the areas of taxes, legal matters and accounting. Our comprehensive information management with key contacts offers fast and tailor-made information for our clients, monitoring dates and deadlines and preparing business reports.

Kaufmännisches Management Wir besitzen umfangreiches Know-how in den Bereichen Steuern, Recht und Finanzbuchhaltung. Unser umfassendes Informationsmanagement mit zentralen Ansprechpartnern bietet unseren Kunden schnelle, individuell zugeschnittene Informationen. Wir überwachen Termine und Fristen und erstellen Geschäftsberichte.

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Alle Leistungen aus einer Hand – so geht effizientes Windpark-Management.

LiDAR SYSTEM

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LiDAR SYSTEM OPTIMALE AUSNUTZUNG DES WINDAUFKOMMENS Windenergieanlagen werden nicht gleichmäßig vom Wind angeströmt. Unterschiedliche Geschwindigkeiten, Richtungen, Scherungen und Turbulenzen des Windes erfordern eine ständige Reaktion der Windenergieanlage. Dazu dienen unter anderem das Anemometer, das Windnachführungssystem (Azimut) und die Blattwinkelverstellung (Pitch). Wird trotz dieser Hilfsmittel nicht die volle Performance erreicht, müssen die Gründe dafür analysiert werden. Hierzu setzen wir unser LiDAR-System ein.

OPTIMAL UTILISATION OF WIND SUPPLY Wind does not stream evenly to wind turbines. Different wind speeds, direction, shear and turbulences call for continuous reaction of the wind turbine. This is served by – among others – the anemometer, yaw system and pitch system. In the event that full performance is not reached in spite of these tools, the reasons must be analyzed. This is where we utilize our LiDAR system.

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LiDAR SYSTEM

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ANLAGENPERFORMANCE

TURBINE PERFORMANCE

Kontrolle und Analyse

Monitoring and Analysis

Das LiDAR-System dient der Ursachenforschung bei vermuteter Minderperformance der Windenergieanlage. Durch den Einsatz können folgende Erkenntnisse gewonnen werden:

The LiDAR system serves in the cause research for assumed reduced output of the wind turbine. The application helps to obtain the following insights:

Windgeschwindigkeit / Windrichtung Zur Evaluierung der bestehenden Windmessung auf der Windenergieanlage werden mit dem LiDAR-System Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen vor dem Rotor in einer Distanz zwischen 80 und 440 Meter gemessen.

Wind Speed / Wind Direction To evaluate the present wind measurements on the wind turbine, wind speed and wind direction will be measured with the LiDAR system in front of the rotor at a distance between 80 and 440 meters. Azimuth Misalignment By aligning the LiDAR system along the rotor axis, registering the wind direction and comparison with the raw data of the wind turbine a possible yaw error may be detected.

Azimut-Fehlstellung Durch die Ausrichtung des LiDAR-Systems entlang der Rotorachse, die Erfassung der Windrichtung und dem Abgleich mit den Rohdaten der Windenergieanlage kann eine mögliche Azimut-Fehlstellung festgestellt werden.

Revision of the Performance Curve By combining the data from the LiDAR system with the raw data from the wind turbine – especially the performance – there is an extensive data basis for revision of the performance curve.

Überprüfung der Leistungskennlinie Durch die Kombination der Daten des LiDAR-Systems mit den Rohdaten – insbesondere der Leistung – aus der Windenergieanlage steht eine umfassende Datenbasis zur Verfügung, um die Leistungskennlinie zu überprüfen.

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LiDAR SYSTEM

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Anzahl Werte nach Windsektor (ohne Filter) Number of values according to wind sector (no filter)

VORTEILE

Berücksichtigte Sektoren Sectors used

ADVANTAGES

Mit dem LiDAR-System lässt sich eine IEC*-konforme Messung realisieren.

With the LiDAR system, measurement in conformity with IEC regulations may be performed.

Gegenüber einem Messmast besteht der Vorteil, dass die Messungen in alle Himmelsrichtungen und nicht statisch erfolgen, weil das Messgerät mit der Gondel in den Wind dreht. Das Messgerät ist in der Regel ohne großen Aufwand auf der Gondel installierbar, ohne dass dafür – wie bei einem Messmast – eine Baugenehmigung erforderlich ist.

As opposed to a measuring mast there is the advantage that measurements are executed in all directions and not statically, since the measuring device turns into the wind with the nacelle. Usually, the measuring device may be implemented onto the nacelle without difficulty and without having to apply for a building permit, as would be the case with a measuring mast.

Die Datensammlung kann schneller erfolgen und bei komplexen Standorten, die nicht mit einem Messmast vermessen werden können, ist eine Überprüfung durch Auswahl unbeeinflusster Sektoren möglich.

Data can be gathered faster and complex sites which cannot be measured by a measuring mast may be reviewed by selection of unaffected sectors. uninfluenced sectors.

*IEC = Internationale Elektrotechnische Kommission, kurz: IEC (von englisch International Electrotechnical Commission)

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LiDAR SYSTEM

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2 horizontale Laserstrahlen 2 horizontal laser beams

LiDAR-Gerät auf der Gondel montiert LiDAR device mounted onto the nacelle

Optische Achse / Optical axis (Line of sight) Horizontale Windgeschwindigkeit Horizontal wind speed 10 simultane Messungen 10 simultaneous measurements

Los0

HWS (RT) Richtung / Direction (RT)

Los1

(RT = Echtzeit / Real Time)

FUNKTIONSWEISE

OPERATION

Vom LiDAR-Gerät werden zwei horizontale Laserstrahlen ausgesendet (+/- 15° zur Rotorachse).

Two horizontal laser beams are being projected from the LiDAR device (+/- 15° to the rotor axis)

Es werden zehn Messpunkte im Abstand von jeweils 40 Metern gemessen. Die kürzeste Distanz liegt bei 80 Metern vor dem LiDAR.

10 measuring points in a distance of 40 meters each will be measured. The shortest distance is at 80 meters in from of the LiDAR.

Die Laserstrahlen werden von sich bewegenden Luftpartikeln reflektiert; durch den Versatz der Frequenz kann die Windgeschwindigkeit und -richtung ermittelt werden. Aus den Werten pro optischer Achse werden verschiedene Werte rechnerisch ermittelt, wie z.B.:

The laser beams are being reflected; through the offsetting of the frequency the wind speed and wind direction can be calculated. From the data per optical axis various data can be constructed, such as: - Wind speed

- Windgeschwindigkeit

- Wind direction

- Windrichtung

- Turbulence intensity

- Turbulenzintensität 10

LiDAR SYSTEM

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ABLAUF

PROCESS

1. Prüfung und Planung der Umsetzbarkeit auf der Windenergieanlage, wobei die Installation auf nahezu allen Gondeln möglich ist.

1. Review and Planning of feasibility on the wind turbine, whereas basically installation is possible on almost any kind of nacelle.

2. Installation des LiDAR-Systems auf und in der Windenergieanlage. Das Messgerät wird mit Schrauben auf dem Maschinenhaus fixiert. Im Anschluss an die Messkampagne werden die Bohrungen wieder abgedichtet. Neben der optischen Einheit auf der Gondel steht im Maschinenhaus eine per Kabel verbundene Rechnereinheit, mit der die Verarbeitung der Daten erfolgt.

2. Installation of the LiDAR system onto and in the wind turbine. The device will be fixed on the nacelle with screws. Following the measuring campaign, the drill holes will be sealed off again. In addition to the optical unit on top of the nacelle there is a computer unit in the machine room, connected via cable, to process the data.

3. Die für die Datenübertragung notwendige Kommunikation erfolgt per Fernzugriff, so dass die Daten von überall abgerufen werden können.

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LiDAR SYSTEM

3. Communication necessary for data transmission will be via remote access, so that data may be retrieved from anywhere.

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125 m

100 m

80 m Messdistanzen Measuring Ranges

80 -

440

DATEN UND AUSWERTUNG

ca./aprox. 220 m

m

DATA AND EVALUATION

Vorgehensweise bei der Messkampagne

Approach to the Measuring Campaign

Damit der gesamte Rotordurchmesser durch die Messkampagne abgedeckt wird, muss eine entsprechende Anzahl von Messdistanzen gewählt werden.

In order to cover the full rotor diameter, an adequate number of measuring ranges has to be selected.

Windgeschwindigkeit und -richtung, Turbulenzintensität und Datenverfügbarkeit werden analysiert.

Wind speed and direction, turbulence intensity and data availability will be analyzed.

Folgende Ereignisse / Datensätze werden aus den Messdaten herausgefiltert, so dass keine Ergebnisverfälschung entsteht: Unterhalb der Anlaufgeschwindigkeit > Rotor steht und blockiert ggf. Laser Oberhalb der Nennlast

> Azimut-Fehler fällt weniger ins Gewicht

Zu hohe Standardabweichung

> beim Anlaufen oder Stopp der Anlage

Zu starke Azimut-Abweichung

> bspw. bei Wartung/Stillstand der Anlage

The following occurrences / data sets will be eliminated from the measuring data so that there will be no false results: Below start-up speed

> rotor is stopped and possibly blocks the laser beam

Above nominal load

> yaw error is less pronounced

Excessive standard deviation > when starting or stopping the turbine Excessive yaw deviation

> e.g. when the turbine is in maintenance/stall

Sectors with interference factors

Sektoren, mit Störeinflüssen

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Windgeschwindigkeit nach Windsektor

Turbulenzintensität nach Windsektor

Wind speed according to wind sector

Turbulence intensity sector

Mittelwert aus den Distanzen 80 bis 240 m Mean value from distances 80 to 240 m

DATEN UND AUSWERTUNG

DATA AND EVALUATION

Outcome and evaluation of the measuring campaign Deviations from the power curve may be verified in detail by measuring in conformity to IEC standards.

Ergebnis und Auswertung der Messkampagne Abweichungen der Leistungskennlinie können mittels IEC-konformer Vermessung detailliert überprüft werden. Ergebnis der Überprüfung der Leistungskennlinie

Outcome of the verification of the performance curve

Leistungskurve und Anzahl Werte Messdistanz 240 m Power curve and number of data points Measuring range 240 m

Analyse der Azimut-Abweichung sowie Analyse der Leistungskennlinie durch Abgleich mit den Rohdaten der Windenergieanlage.

*Diese Auswertungen werden von Herstellern / Serviceunternehmen nicht anerkannt!

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Leistungskurve und Anzahl Werte Messdistanz 200 m Power curve and number of data points Measuring range 200 m

Azimutabweichung nach Windrichtung Messdistanz 240 m Yaw deviation according to wind direction measuring range 240 m

Verification of the performance curve by LiDAR measurements with selection of sectors due to sites with intensive turbulences or rather by shadowing of singular sectors.

Analysis of yaw deviations as well as analysis of the performance curve by comparison with the raw data of the wind turbine.

Azimut-Abweichung (°)

Überprüfung der Leistungskennlinie durch LiDAR-Messungen mit Sektorauswahl aufgrund turbulenzintensiver Standorte bzw. durch Abschattungen einzelner Sektoren.

Windrichtung (°)

*These evaluations not accepted by manufacturers / service entities!

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Der Einsatz eines LiDAR-Systems gibt Aufschluss über den Grad der Performance einer Windenergieanlage. Die fundierten Daten dienen Herstellern und Serviceunternehmen als Basis zur technischen Optimierung und signifikanten Ertragsteigerung.

Use of the LiDAR systems contributes to the assessment of the performance degree of a wind turbine. Sound data are a basis for manufacturers and service companies for technical optimization and considerable yield gain.

ZUSAMMENFASSUNG

SUMMARY

Das LiDAR-System ermöglicht eine schnelle und flexible Vermessung der Windenergieanlage in Anlehnung an die IEC-Norm. Die Dauer der Messkampagne beträgt in der Regel maximal 10 Wochen.

With the LiDAR system, a fast and flexible evaluation of the wind turbine in accordance with the IEC standards is possible. The measuring campaign usually lasts for a maximum of 10 weeks.

Der Aufbau der Messungen und das Prinzip der Auswertungen sind für Hersteller und Serviceunternehmen nachvollziehbar. Eine Plausibilitätsprüfung wird dadurch vereinfacht.

The setup of the measurements and the evaluation principles are comprehensible for manufacturers and service companies, making it easier to review plausibility.

Der Aufwand ist im Vergleich zu anderen Messverfahren deutlich geringer. Das System kann mit geringem Aufwand auf der Gondel der Windenergieanlage installiert werden. Die für einen Messmast notwendige Baugenehmigung, anfallende Pacht für den Standort sowie Miete und Aufbau entfallen.

As opposed to other measuring procedures, the effort is considerably less. The device can be installed easily on the turbine nacelle. A building permit, necessary lease for the site as well as for rent and erection, which would be necessary for a measuring mast, are obsolete. Data can be gathered over 360°, while it is also possible to evaluate certain sectors only. There are no interfering influences on the measurement results, such as turbulences or shadowing.

Die Datenerfassung kann über 360° erfolgen, wobei auch die Auswertung nur bestimmter Sektoren möglich ist. Es gibt keine störenden Einflüsse (Turbulenzen oder Abschattungen) auf die Messergebnisse.

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LiDAR SYSTEM

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ANGEBOT

OFFER Leistung LiDAR-System

Ermittlung Azimutabweichung

Überprüfung der Leistungskennlinie inklusive Ermittlung Azimutabweichung

Service LiDAR system

Evaluation of Yaw Deviation

Evaluation of the Performance Curve including Evaluation of Yaw Deviation

Prüfung/Organisation der Umsetzbarkeit Review/Organizing of Feasability

x

x

Bereitstellung des LiDAR-Gerätes Providing the LiDAR Device

x

x

Versicherung (Ausführung/Gerätschaften) Insurance (Execution/Equipment)

x

x

Installation/Deinstallation Installation/Uninstallation

x

x

Begleitung der Messkampagne über Accompaniment of the Measuring Campaign

ca. 4 Wochen Approx. 4 weeks

ca. 10 Wochen Approx. 10 weeks

Zusätzliche Vor-Ort-Kontrolle Additional On-Site Monitoring

x

Datenauswertung & Berichterstellung Data Evaluation & Reporting

x

Präsentation beim Auftraggeber

x

Presentation for Consignor Angebotspreis Offering Price

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x

LiDAR SYSTEM

Auf Anfrage Upon request

Auf Anfrage Upon request

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ANSPRECHPARTNER

CONTACT

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Als Ansprechpartner steht Ihnen unser Experte gerne zur Verfügung:

Our expert is at your disposal for further questions: Felix Busse

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Tel:

+49 421 897660 160

E-Mail:

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