"NEOWIND Scanner - Entwicklung und Bereitstellung eines Lidar Scanners für den Einsatz auf Offshore-Bojen" im Rahmen des Eurostars Projekts: E! 563 NEOWIND - "Next generation of offshore wind lidar measurements - Nächste Generation von Offshore Lidar Messungen"

Abstract

Bei dem Projekt NEOWIND handelte es sich um ein Vorhaben, welches durch das europäische Partnerschaftsprogramm Eurostars gefördert wurde. Es wurde koordiniert von dem spanischen KMU EOLOS Floating Lidar Solutions (EOLOS). Des Weiteren war neben der Universität Stuttgart auf deutscher Seite noch das KMU sowento GmbH (sowento) als Projektpartner beteiligt.

Die Zielsetzung im Forschungsvorhaben NEOWIND bestand darin ein modulares Lidar-System (LMS) zu entwerfen. Dieses sollte sich für die Integration sowohl scannender als auch vertikaler Lidar-Systeme eignen und in sämtlichen Phasen eines Windparkprojekts – also Planung, Bau und Betrieb – auf allen Plattformtypen einsetzbar sein. Im Rahmen von NEOWIND sollte zunächst die sogenannte „Proof-of-Concept“-Phase erreicht werden, welche die grundsätzliche Machbarkeit sowie den Demonstrationsbetrieb eines LMS umfasste. Langfristig ist es das Ziel, eine neuartige Technologieplattform zur flexiblen Messung von Offshore-Windbedingungen zu schaffen.

Das Konsortium verfolgte im Projektverlauf zentrale technische und wissenschaftliche Ziele, die schrittweise in vier aufeinander abgestimmten Arbeitspaketen umgesetzt wurden. Diese bildeten die Grundlage für die Entwicklung eines integrierten und modular aufgebauten Lidar-Gesamtsystems. Im ersten Arbeitsschritt (Task 1) lag der Fokus auf der Entwicklung einer Software zur Bewegungskompensation sowie zur Rekonstruktion von Windfeldern für Floating-Lidar-Systeme (FLS). Diese sollte sicherstellen, dass auch bei bewegten Plattformen genaue und fehlerfreie Windmessungen möglich sind. Darauf aufbauend wurde im zweiten Arbeitspaket (Task 2) ein adaptiver Offshore-Lidar-Scanner (USTUTT-FSL) entworfen und entwickelt, der flexibel auf unterschiedliche Einsatzbedingungen reagieren kann und für den Offshore-Einsatz optimiert wurde. Im dritten Schritt (Task 3) erfolgten die Implementierung und der anschließende Test der zuvor entwickelten Bewegungskompensations- und Windfeldrekonstruktionsmethoden unter realitätsnahen Bedingungen, um ihre Praxistauglichkeit zu überprüfen. Abschließend wurden im vierten Arbeitspaket (Task 4) der vertikale Windprofiler und der USTUTT-FSL modular in ein gemeinsames, optimiertes Gesamtsystem integriert. Dieses System wurde schließlich im Rahmen eines Proof-of-Concepts auf einer schwimmenden Plattform erprobt.

Die Hauptaufgabe in diesem Teilvorhaben seitens des Stuttgarter Lehrstuhls für Windenergie an der Universität Stuttgart (USTUTT-SWE) war die Weiterentwicklung eines eigenständig entwickelten Scanning-Lidars (USTUTT-SL), welches auf einer schwimmenden Plattform im Meer montiert sowie in das LMS integriert werden kann.

The NEOWIND project was funded by the European partnership program Eurostars. It was coordinated by the Spanish SME EOLOS Floating Lidar Solution (EOLOS). In addition to the University of Stuttgart, the SME sowento GmbH (sowento) was also involved as a project partner on the German side.

The objective of the NEOWIND research project was to design a modular lidar system (LMS). This should be suitable for the integration of both scanning and vertical lidar systems and be usable in all phases of a wind farm project - i.e. planning, construction and operation - on all platform types. As part of NEOWIND, the “proof of concept” phase was initially to be achieved, which included the basic feasibility and demonstration operation of an LMS. The long-term goal is to create a new type of technology platform for the flexible measurement of offshore wind conditions.

Over the course of the project, the consortium pursued key technical and scientific objectives, which were gradually implemented in four coordinated work packages. These formed the basis for the development of an integrated and modular lidar system. The first step (Task 1) focused on the development of software for motion compensation and the reconstruction of wind fields for floating lidar systems. This should ensure that precise wind measurements are possible even with moving platforms. Building on this, an adaptive offshore lidar scanner (USTUTT-FSL was designed and developed in the second work package (Task 2), which can react flexibly to different operating conditions and has been optimized for offshore use. In the third step (Task 3), the previously developed motion compensation and wind field reconstruction methods were implemented and subsequently tested under realistic conditions in order to verify their suitability for practical use. Finally, in the fourth work package (Task 4), the vertical wind profiler and the USTUTT-FSL were modularly integrated into a joint, optimized overall system. This system was finally tested on a floating platform as part of a proof of concept.

The main task in this subproject on the part of University of Stuttgart - Stuttgart Chair of Wind Energy (USTUTT-SWE) was the further development of a self-developed scanning lidar (USTUTT-SL) that can be mounted on a floating platform in the sea and its integration into the LMS.