Evaluación de la influencia del movimiento del mar en la recuperación de vectores de ventilación y estimación de la estabilidad atmosférica por Doppler Wind Lidar

Autor: Farré Guarné, Joan
Přispěvatelé: Rocadenbosch Burillo, Francisco, Salcedo Bosch, Andreu, Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Popis: In the context of offshore wind energy, LIDAR technology is emerging with the use of floating Doppler Wind Lidars. These offshore devices have arisen as an alternative to traditional meteorological masts in the wind resource assessment phase of offshore wind farm deployments. When placed atop buoys, DWLs can assess the wind resource in a cost-effective way compared to expensive meteorological masts. Measuring wind conditions offshore can provide information that can considerably reduce the costs of offshore wind farms. Moreover, they can be easily moved to new locations to cover large areas, offering high versatility. Nowadays floating DWLs are being commercially accepted in the wind energy industry. However, floating DWLs suffer from translational and rotational motion (6 Degrees of Freedom, DoF) due to the waves movement, which induce errors in the wind vector retrieval. Multiple studies address the floating DWL motion compensation in the state of the art. On the other hand, the study of the 6 DoF motion effect over wind vector retrieval error still needs a thorough study. Floating DWLs measure multiple lines of sights following a conical scanning pattern. These lines of sights are wind vector projections over the LIDAR pointing direction. Then, the wind vector is retrieved from the measured LoSs by means of the vertical azimuth display algorithm. The complexity of vector transformations and the high non-linearity of VAD algorithm compel the development of a floating DWL simulator in order to analyse the effect of 6 DoF motion over the wind vector retrieval. On the other hand, one of the applications of these instruments, the floating DWL, is related with atmosphere stability. With their measurements you can determine how the wind shear behaves in terms of stability and comparing these measurements with the meteorological masts ones, various conclusions can be obtained explaining that in future terms, floating Doppler Wind Lidar will be able to replace these meteorological masts. En el contexto de la energía eólica marina, la tecnología LIDAR está emergiendo con el uso de Lidars eólicos Doppler flotantes. Estos dispositivos marinos han surgido como una alternativa a los mástiles meteorológicos tradicionales en la fase de evaluación de recursos eólicos de los despliegues de parques eólicos marinos. Cuando se colocan sobre boyas, los DWL pueden evaluar el recurso eólico de una manera rentable en comparación con los costosos mástiles meteorológicos. La medición de las condiciones del viento en alta mar puede proporcionar información que puede reducir considerablemente los costes de los parques eólicos marinos. Además, se pueden mover fácilmente a nuevas ubicaciones para cubrir grandes áreas, ofreciendo una gran versatilidad. Hoy en día, los DWL flotantes están siendo aceptados comercialmente en la industria de la energía eólica. Sin embargo, los DWL flotantes sufren un movimiento de traslación y rotación (6 grados de libertad, DoF) debido al movimiento de las olas, que inducen errores en la recuperación del vector del viento. Múltiples estudios abordan la compensación de movimiento DWL flotante en el estado de la técnica. Por otro lado, el estudio del efecto de movimiento de 6 DoF sobre el error de recuperación del vector de viento aún necesita un estudio exhaustivo. Los DWL flotantes miden múltiples líneas de visión siguiendo un patrón de escaneo cónico. Estas líneas de visión son proyecciones de vectores de viento sobre la dirección de apuntado del LIDAR. Luego, el vector de viento se recupera de los LoS medidos por medio del algoritmo de visualización de azimut vertical. La complejidad de las transformaciones vectoriales y la alta no linealidad del algoritmo VAD obligan al desarrollo de un simulador DWL flotante para analizar el efecto del movimiento de 6 DoF sobre la recuperación del vector del viento. Por otro lado, una de las aplicaciones de estos instrumentos, el DWL flotante, está relacionada con la estabilidad atmosférica. Con sus medidas se puede determinar cómo se comporta la cizalladura del viento en términos de estabilidad y comparando estas medidas con las de los mástiles meteorológicos, se pueden obtener diversas conclusiones explicando que en un futuro, el Doppler Wind Lidar flotante podrá sustituir a estos mástiles meteorológicos. En el context de l'energia eòlica marina, la tecnologia LIDAR està sorgint amb l'ús de lidars eòlics flotants Doppler. Aquests dispositius marins han sorgit com a alternativa als pals meteorològics tradicionals en la fase d'avaluació dels recursos eòlics dels desplegaments de parcs eòlics marins. Quan es col·loquen a sobre de boies, els DWL poden avaluar el recurs eòlic d'una manera rendible en comparació amb els costosos pals meteorològics. Mesurar les condicions eòliques en alta mar pot proporcionar informació que pot reduir considerablement els costos dels parcs eòlics marins. A més, es poden traslladar fàcilment a noves ubicacions per cobrir grans àrees, oferint una gran versatilitat. Avui dia els DWL flotants s'accepten comercialment a la indústria de l'energia eòlica. No obstant això, els DWL flotants pateixen un moviment de translació i rotació (6 graus de llibertat, DoF) a causa del moviment de les ones, que indueixen errors en la recuperació del vector del vent. Diversos estudis tracten la compensació del moviment DWL flotant en l'estat de la tècnica. D'altra banda, l'estudi de l'efecte de moviment de 6 DoF sobre l'error de recuperació de vectors del vent encara necessita un estudi exhaustiu. Els DWL flotants mesuren diverses línies de vistes seguint un patró d'escaneig cònic. Aquestes línies de vistes són projeccions vectorials del vent sobre la direcció apuntant LIDAR. Aleshores, el vector del vent es recupera dels LoS mesurats mitjançant l'algorisme de visualització de l'azimut vertical. La complexitat de les transformacions vectorials i l'alta no linealitat de l'algoritme VAD obliguen al desenvolupament d'un simulador DWL flotant per tal d'analitzar l'efecte del moviment de 6 DoF sobre la recuperació del vector del vent. D'altra banda, una de les aplicacions d'aquests instruments, el DWL flotant, està relacionada amb l'estabilitat de l'atmosfera. Amb les seves mesures es pot determinar com es comporta la cisalla del vent en termes d'estabilitat i comparant aquestes mesures amb les dels pals meteorològics, es poden obtenir diverses conclusions que expliquen que en termes futurs, el Lidar de vent Doppler flotant serà capaç de substituir aquests pals meteorològics.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: