Pomiar i badanie wiatru

Wstęp
Anemometry – budowa, typy i zasada działania
Maszty pomiarowe
Dataloggery

Wstęp

Zanim inwestor rozpocznie wykonanie studium wykonalności dla projektu elektrowni wiatrowych jest wykonanie pomiarów podstawowych parametrów wiatru w miejscu planowanej siłowni. Okres zbierania pomiarów nie powinien być krótszy niż rok. Zalecane są pomiary wieloletnie.

W przypadku energii wiatru określenie zasobów energii wiatru dla terenu pod przyszłą lokalizację jest zadaniem stosunkowo złożonym i wymagającym przestrzegania odpowiednich zaleceń i dokładności. Wszystko to ma na celu jak najdokładniejsze wyznaczenie warunków wietrznych i uniknięcie błędów, które w dalszych etapach inwestycyjnych mogą decydować o opłacalności inwestycji.

Wyznaczenie lokalnych warunków wiatrowych łączy ze sobą analizę rzeźby terenu, analizę jego pokrycia, szorstkości i warunków klimatycznych. Stostuje się przy tym maszty pomiarowe a dane z nich pobrane podlegają specjalistycznemu obrabianiu w programach komputerowych wykonujących obliczenia statystyczne (np. WAsP).

1. Zalecenia odnośnie pomiaru wiatru

  • Użycie indywidualnie skalibrowanych wiatromierzy wrażliwych na wiatry boczne
  • Niższy z anemometrów nie może być w strefie zaburzonego przepływu powietrza
  • Odstęp od 15 do 20 m między 2 anemometrami
  • Czujnik temperatury zamieszczony jest 10 m nad gruntem.

2. Najważniejsze zasady dotyczące wznoszenia masztu pomiarowego

  • Wiatromierze muszą być bezwzględnie zainstalowane pionowo (nawet najmniejsze odchylenia od pionu prowadzą do rejestracji błędnych danych).
  • Wiatromierze utrzymywane muszą być przez wysięgnik w takiej odległości od masztu, aby nie znajdowały się w strefie zaburzonego przepływu powietrza jednocześnie gwarantując ich stabilność.
  • Wiatromierz górny powinien być umiejscowiony centralnie na szczycie masztu pomiarowego, tak by powietrze opływało go bez przeszkód z każdego kierunku.
  • Końcówka masztu o długości minimum 0,5 m powinna mieć średnicę zbliżoną do obudowy wiatromierza i odpowiadać warunkom w jakich dokonywano kalibracji w tunelu aerodynamicznym. W pobliżu powinien być zainstalowany jedynie odgromnik.
  • Drugi i trzeci wiatromierz, przytwierdzony jest do końca pionowej rurki umocowanej na wysięgniku. Znajduje się on w odległości od 30 do 60 cm nad ramieniem wysięgnika.
  • Anemometr powinien być tak zorientowany, by tworzyć kąt 45 stopni w stosunku do oczekiwanego kierunku głównego wiatru. W przypadku konstrukcji rurowej długość wysięgnika powinna być 7 razy większa od średnicy masztu. Stosując maszt kratownicowy ramię wysięgnika powinno mieć długość około 1 m.
  • Wiatromierz kierunkowy powinien być mocowany najwyżej, ale conajmniej 1,5 m poniżej górnego wiatromierza czaszowego.
  • Odgromnik o grubości 2 cm oddalony jest od wiatromierza czaszowego o 50 cm. Powinien przewyższać anemometr o tyle, by linia łącząca wierzchołki obu elementów tworzyła z masztem kąt mniejszy niż 60 stopni.
  • Przewody pomiarowe powinny być prowadzone wewnątrz masztu.

do góry

Anemometry – budowa,typy i zasada działania

1. Anemometr

Anemometr [gr. anemos = wiatr + metrein = mierzyć] jest przyrządem meteorologicznym mierzącym prędkość i kierunek ruchu płynów (gazów i cieczy). Jego najczęstsza konstrukcja to wirnik z 4 łopatami zakończonymi półkolistymi czaszami obracającymi się pod wpływem przepływu czynnika. Obroty wirnika rejestruje licznik, którego wskazania porównane z sekundnikiem określają prędkość przepływu płynu. Rodzajem anemometru jest wiatromierz.

2. Rodzaje anemometrów

Anemometr rotacyjny jest to anemometr o wirniku z półkolistymi czaszami lub skrzydełkami, w którym prędkość przepływu danego płynu określa się na podstawie obrotów wirnika.

Anemometr statyczny – welometr – jest to przyrząd do pomiaru prędkości ruchu powietrza – zasadę jego działania stanowi uzyskiwanie równowagi między wolną częścią przekroju a przesłaniającą przekrój ruchomą zastawką.

Anemoskop – wiatrowskaz – jest to urządzenie wskazujące kierunek wiatru na lotnisku, zwykle w postaci rękawa lub anemometru z obrotową głowicą.

Wiatromierz – miernik prędkości wiatru, niekiedy także wskaźnik jego kierunku; stosuje się rozmaite odmiany, różniące się konstrukcją i zasadą działania; współczesne wiatromierze są najczęściej urządzeniami elektronicznymi,

Wiatromierz Wilde’a (najprostszy) wskazuje prędkość wiatru wskazując odchylenie płytki na tle podziałki wykonanej z prętów, a jego kierunek – ustawienie statecznika. Wiatromierz ten jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych i najprostszych przyrządów do pomiaru prędkości i kierunku wiatru. Stosuje się go do pomiaru prędkości wiatru od ok. 1 m/s do 20 m/s. Wiatromierz Wilde’a zbudowany jest z żelaznego sworznia na którym umieszczono osiem prętów kierunkowych, klina kierunkowanego złożonego z 2 łopatek i przeciwwagi oraz wskaźnika prędkości wiatru, zbudowanego z płytki i z ośmiowskazówkowej skali prędkości.

Anemometr Robinsona – urządzenie to posiada czasze obracające się po wpływem wiatru, czasze na stałe połączone są z osią i ślimacznicą, czasze podczas poruszania się wprawiają w ruch licznik obrotów. Zapis stanu licznika obrotów powinien nastąpić przed włączaniem anemometru. W wyniku prostych przeliczeń otrzymujemy informacje o prędkości wiatru w metrach na sekundę.

Anemometr skrzydełkowy – Anemometr tego typu umożliwia pomiar prędkości chwilowej lub średniej przepływającego powietrza. Do pomiarów stosowane są sondy skrzydełkowe 2 rodzajów i z różnymi średnicami skrzydełek.


do góry

Maszty pomiarowe

1. Maszty pomiarowe

Maszt pomiarowy to urządzenie służące do pomiaru charakterystyki wiatru, specjalistyczny maszt pomiarowy wykonany jest z rur a przymocowany do podłoża jest za pomocą kotwic, jego wysokość wynosi około kilkadziesiąt metrów (często spotykane są maszty 40 i 50 metrowe).

Minimalnym okresem czasu potrzebnym do określenia charakterystyki warunków wiatrowych jest okres 12 miesięcy. Często jednak okres ten przedłuża się do trwających dłużej niż rok obserwacji. Znając średnią siłę wiatru oraz kierunek, z jakiego najczęściej wieje możemy za pomocą specjalistycznych programów komputerowych wybrać najlepszą lokalizację i wykonać najbardziej optymalny projekt parku wiatrowego, zorientować się jaka będzie produktywność planowanej farmy, a co najważniejsze jej rentowność.

Standardowy maszt pomiarowy ma wysokość około kilkudziesięciu metrów i jest on wyposażony w czujniki prędkości wiatru – anemometry zainstalowane na różnych wysokościach – na przykład dla 40 metrowego masztu na wysokości 40, 30 i 20m. Oprócz szeregu anemometrów montuje się kilka czujników kierunku wiatru na wysokościach 40 i 30m. Dla masztu o wysokości 50m poziom zamontowania anemometrów wynosi 50, 40 i 30m, a czujników kierunku 50 i 40m. Pomiar parametrów konieczny jest na kilku poziomach ze względu na wzrost siły wiatru wraz ze wzrostem wysokości nad poziomem gruntu.

2. Lokalizacja masztu pomiarowego

Zanim inwestor przystąpi do zainstalowania masztu pomiarowego musi wcześniej dokonać dokładnej analizy mapy i inspekcji w terenie. Wybór odpowiedniego miejsca jest bardzo ważny ze względu ma przebieg prac montażowych oraz jakość pomiarów. Należy także uzyskać pozwolenia od władz lotnictwa cywilnego i wojskowego oraz lokalnego urzędu gminy.

Siła wiatru wzrasta wraz ze wzrostem wysokości nad gruntem, dlatego niezbędna jest rejestracja parametrów wiatru na kilku poziomach. Standardowy maszt pomiarowy posiada urządzenia rejestrujące tzw. loggery umieszczone przeważnie w boxie i zabezpieczone przed nieupoważnionym dostępem. Loggery zasilane są przeważnie bateriami wymienianymi co kilka dni, przeważnie łącznie z pobieraniem danych. Czasami stosuje się tutaj technologię PV co eliminuje konieczność stosowania baterii. Na masztach pomiarowych parametry wiatru są rejestrowane co 2 sekundy i uśredniane najczęściej co 10 minut. Taki system poboru danych daje nam w efekcie ciągły, dokładny i jak najwierniejszy zapis warunków wiatrowych dla danej lokalizacji.


do góry

Dataloggery

1. Datalogger

Datalogger to najprościej mówiąc rejestrator danych (data = dane + logger=rejestrator ). W energetyce wiatrowej dataloggery stosuje się bardzo często w pomiarze i monitoringu warunków wiatrowych konkretnej lokalizacji. Obecnie stosowane dataloggery to urządzenia elektroniczne, najczęściej z dostępem do internetu i z zaawansowanym sterowaniem (sms, e-mail, telefon).

Dataloggery wykorzystywane w energetyce wiatrowej są przeznaczone do rejestracji kierunku wiatru, jego prędkości a także innych parametrów jak temperatura, wilgotność powietrza itp.
Dane z dataloggerów najczęściej są gromadzone w nieulotnej pamięci elektronicznej. W najnowszych modelach są to kart SD, Compact Flash, XD. Przesyłanie danych do komputera dla ich analizy jest przeprowadzane poprzez port szeregowy RS232 albo USB z użyciem odpowiedniego adaptera komunikacyjnego.

Źródło:
„Zależność między poziomem rozwoju energetyki odnawialnej a produkcją urządzeń dla wybranych OŹE w różnych krajach” Paweł Pociask

admin

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *