Űreszközök által is használt távérzékelési módszerrel mérhető a szélsebesség profilja.
Az Európai Űrügynökség (ESA) hollandiai Üzleti Inkubációs Központjában (BIC) működő francia Leosphere cég egy olyan kisméretű mérőeszközt fejlesztett ki, amellyel a földfelszíntől 200 méter magasságig távérzékeléssel képesek mérni a szél sebességét és irányát. Ezen alapvető információ alapján tudnak dönteni arról, hogy hová telepítsék az elektromos energiát előállító szélturbinákat.
A cég saját Windcube (Szélkocka) elnevezésű mérőrendszert fejlesztett ki, amely a fényérzékelésen és -terjedésen alapuló lidar távérzékelő technológia alkalmazásával nagy pontossággal képes mérni a szél sebességét és irányát, a turbulenciát és a szélnyírást. A célpont távolságának lézeres sugárnyalábbal történő mérése hasonlít ahhoz, ahogyan a hanglokátor a víz alatt hangimpulzusok használatával méri a távolságokat.
„A Windcube mérőeszköz lézerimpulzusokat küld a szél karakterisztikájának mérésére. A lézerfény útja során szóródik a levegőben található por-, víz- és aeroszolrészecskéken, majd visszaverődik egy optikai érzékelőbe. A lézerimpulzusos megfigyelés során ezek a jelek utalnak az atmoszféra részecskéinek mozgására, és matematikai számításokkal így meghatározhatjuk az abszolút szélsebességet és -irányt” – magyarázza Laurent Sauvage, a Leosphere cég tudományos igazgatója.
Az ESA üzleti támogató rendszerének segítségével indultak
Az ESA üzleti inkubációs kezdeményezése adta a legnagyobb lökést a technológia fejlesztéséhez. Errico Armandillo, az ESA Opto-Elektronikus Részlegének vezetője így nyilatkozott: „Az Aeolus építésének tapasztalatai és a szakértelmünk nagyon fontossá vált a Leosphere mérnökei számára egy olyan rendszer megtervezésében, amely meglehetősen eltérő hőmérsékleteknek is ellenáll, optimális a tömege, és az optika számára legmegfelelőbb külső burkolattal rendelkezik. Az ESA mérnökeinek az űr barátságtalan feltételeihez alkalmazkodó munkájából keletkező know-how-ja igen hasznos volt a számukra.”
Nem kell az árboc, küldj fényt!
A szél jellemzőinek mérése a Windcube berendezéssel. (Kép: Leosphere)
Klaus Andersen, a dán Alpha Wind Energy cég képviselője mondja: „A Windcube megfelel a pontos széladatméréssel szembeni elvárásainknak, amikor távolabbi területeken a hagyományos árboc különböző okok miatt nem alkalmazható. A Leosphere tette lehetővé az Alpha Wind Energy cégnek azt, hogy egy új technológia alkalmazására térhessen át, amely olyan helyeken is biztosítja majd a szélmérést, ahol az ezelőtt lehetetlen volt.”
Azonos technológia – újabb alkalmazások
„Vásárlóink szükségleteitől függően Windcube rendszerünkkel tíz programozott mérési magasságban, 40-200 m-ig, vagy 100-5000 m-ig terjedő függőleges mérési ponton vagyunk képesek megmérni a szélprofilt. Ezen kívül kifejlesztettünk egy ugyanezen a lidar technológián alapuló másik rendszert is, amely képes mérni a felhőzet és az aeroszolok paramétereit. Mára már 14 országban több mint 80 rendszert telepítettünk, amelyek a meteorológiai és klímaváltozási folyamatok regionális és globális monitorozásában működnek közre” – tette hozzá Laurent Sauvage.
Habár csak néhány éve tűnt fel ez a technológia, a szél- és aeroszolmérő lidar technológiát ma már széles körben alkalmazzák a meteorológiai adatbázisokat és modelleket készítő „rutin” megfigyelőműszerekben. (Forrás: ESA)
Kapcsolódó cikkek: Kapcsolódó linkek:
A Leosphere által használt lidar koncepció megegyezik azzal a technológiával, amit az ESA fog alkalmazni Aeolus Earth Explorer Atmospheric Dynamics Mission nevű műholdján. Az Aeolus arra hivatott, hogy a globális szélprofilok átfogó megfigyelését végezze az űrből, aminek segítségével pontosabb időjárás-előrejelzés adható, ill. bővíthetjük tudásunkat az atmoszféra dinamikájáról és a klimatikus folyamatokról.
Indulásakor a Leosphere-t az ESA hollandiai Üzleti Inkubációs Központja támogatta. A cég a fejlesztések során együttműködött továbbá a francia ONERA űrkutatási laboratóriummal is.
„Támogattak bennünket az ESA szakértői, amikor finomítani kellett az üzleti tervünket, és segítséget nyújtottak a rendszer fejlesztésében is. Jelenleg, az ESTEC-ben kapott erőteljes támogatásnak köszönhetően már Európa-szerte fejleszthetjük vállalkozásunkat. Mindezt az ESA lidar-szakértelmének, a berendezés szigorú környezeti feltételek közötti üzemeltetési tapasztalatairól adott kitűnő információknak köszönhetjük” – mondja Laurent Sauvage.
Ha azt akarjuk, hogy a szélerőmű-farmok üzemeltetése megtérüljön, alapvető, hogy ismerjük a szél helyi jellemzőit, és meg tudjuk határozni az egyes szélturbinák legmegfelelőbb helyét. A széljárás helyi jellemzőinek megértése nehéz lehet, mivel a fák, a sziklák és hegyek befolyásolják az erősségét és az irányát. Egy tipikus módszer, amikor szélárboc használatával becsülik meg a szél jellemző adatait. A Windcube helyettesítheti vagy kiegészítheti ezt a módszert.
Az üzleti terv kialakítása, és annak az ESA BIC általi elfogadtatása után a Leosphere megtervezett néhány hordozható lidar rendszert a környezetvédelmi piac számára.
Űrtechnológiák segítenek mérsékelni a klímaváltozást
Szélerőművek hatékonyságának növelése (ESA)
Leosphere honlap
A NASA, két egyetem és az amerikai légierő kutatórészlege egy biztonságos és környezetbarát anyaggal kísérletezik, amely a jövőben nagyobb rakéták üzemanyagául is szolgálhat.
