Windmolens efficiënter dankzij ruimtevaarttechnologie

Het Franse bedrijf Leosphere heeft het systeem Windcube ontwikkeld met behulp van ‘lidar’: light detection and ranging. Dit is een nauwkeurige technologie voor het meten van windsnelheid, windrichting, turbulentie en windstoten. Het instrument maakt gebruik van laser om de afstand tussen objecten te meten, net zoals dat onderwater gebeurt met de geluidsgolven van een sonar.

Lasermeting

Het lidar-concept van Leosphere is gebaseerd op de techniek die ESA gebruikt op zijn Aeolus-missie, die vanuit de ruimte mondiale windprofielen in kaart brengt. De gegevens worden gebruikt om weersvoorspellingen te verbeteren en meer te leren over de processen in de aardatmosfeer en het klimaat. De lancering van Aeolus staat gepland in 2011.

‘Windcube meet windkarakteristieken met laserpulsen. Het laserlicht wordt verstrooid door deeltjes in de lucht, zoals stof, water en aerosols en daarna teruggestuurd naar een optische sensor. De signalen leggen de beweging van deeltjes in de atmosfeer vast. Met een wiskundige berekening kunnen we daarna de windsnelheid bepalen in de zichtlijn van de laser’, vertelt Laurent Sauvage, wetenschappelijk directeur van Leosphere.

Van de grond dankzij ESA BIC

Leosphere werd tijdens zijn oprichting en daarna ondersteund door het Business Incubation Centre van ESA in Noordwijk. Het bedrijf werkte in de ontwikkelfase ook samen met het Franse ONERA luchtvaart- en ruimtevaartlaboratorium.

‘We werden ondersteund door ESA bij het verfijnen van ons businessplan en de ontwikkeling van systemen. Dankzij de sterke support op ESTEC en de informatie van ESA’s lidar experts, zijn we in staat geweest om onze zaak in heel Europa te ontwikkelen’, zegt Sauvage.

ESA-ingenieurs

ESA gaf de ontwikkeling van Windcube een flinke duw in de goede richting met behulp van de incubator. Errico Armadillo, hoofd van de opto-elektronica sectie van ESA: ‘Onze expertise van Aeolus bleek zeer relevant voor de ingenieurs van Leosphere bij het ontwerpen van een systeem dat temperatuurvariaties moet weerstaan, een optimaal gewicht heeft en de beste coating voor de optiek. Kennis van ESA-ingenieurs over het werken in de vijandelijke ruimte bleek zeer nuttig.’

Wil je nieuwe windmolenparken efficiënt maken, dan is het van belang om te weten hoe de lokale windcontities zijn en hoe je elke windturbine het best kunt positioneren. De windkracht en –richting bepalen kan ingewikkeld zijn, omdat ze worden beïnvloed door bomen, rotsen of heuvels. Een typische methode is om de mast van de windmolen op te trekken en dan de windcondities te schatten. Windcube kan deze methode vervangen.

Klaus Andersen van Alpha Wind Enegy uit Denemarken: ‘De Windcube voldoet aan onze vraag om nauwkeurig de windgegevens te meten in afgelegen plekken waar een conventionele mast niet te realiseren is. Leosphere maakt het mogelijk voor Alpha Wind Energy om in voorheen ontoegankelijke gebieden toch de windcondities te meten.’

Zelfde techniek, andere toepassing

Leosphere heeft verschillende draagbare lidar systemen ontwikkeld voor de klimaatmarkt, nadat het businessplan was ontwikkeld en gevalideerd bij ESA BIC in Noordwijk. ‘Met ons Windcube systeem meten we de windcondities in programmeerbare hoogtes variërend tussen veertig en vijfduizend meter verticaal omhoog. Met dezelfde techniek kunnen ook aerosols en wolken worden gemeten. Meer dan tachtig systemen zijn in veertien landen geïnstalleerd, zodat een regionaal en globaal monitorsysteem van meteorologische en klimaatprocessen ontstaat’, aldus Sauvage.

Een paar jaar geleden werd de lidar technologie nog als experimenteel gezien. Nu worden op veel plaatsen meteorologische databases en modellen gevoed met routine-observaties op basis van deze technologie.