Hieronimus, J. (2015) Wind speed measurements in an offshore wind farm by remote sensing: a comparison of radar satellite TerraSAR-X and ground-based LiDAR systems. Masters, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg.

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Abstract

In offshore wind industry there is a high demand for precise wind turbine wake models, which allow a prediction of the wind farm's power output. For validation and improvement of these models, highly resolved wind field measurements of the wind flow in- and around offshore wind farms are needed. This can be provided by the measurement systems Doppler-LiDAR and SAR-Satellite. Doppler-LiDAR directly measures the local wind field by changing the direction of the LiDAR's laser beam and has found a wider application in offshore related research. SAR-Satellite indirectly measures a snapshot of the wind field via the ocean's surface roughness and has been validated against measurement buoys, but not compared to other highly resolved wind fields up to now. In this Master Thesis the agreement of highly resolved wind fields by Doppler-LiDAR and SAR-Satellite is investigated for free stream and wake conditions. To allow a comparison of the differently distributed measurement data from LiDAR and SAR, processing methods are developed and presented in this Thesis. In free stream conditions a good correlation between the measured LiDAR and SAR wind field structures is observed, indicating that SAR is a promising technology for retrieval of wind field measurements in free stream. In wake conditions no agreement can be confirmed due to larger time lags between LiDAR and SAR measurements.

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In der Offshore-Windindustrie gibt es einen großen Bedarf an präzisen Nachlaufmodellen zur Vorhersage der Leistungsabgabe eines Offshore-Windparks. Zur Validierung und Verbesserung dieser Modelle werden hochaufgelöste Windfelder in- und außerhalb des Windparks benötigt. Diese können unter anderem von den Messystemen Doppler-LiDAR und SAR-Satellit bereitgestellt werden. Doppler-LiDAR vermessen das lokale Windfeld direkt durch Ausrichten des Laserstrahls und haben bereits eine weite Verbreitung in der Offshore Windenergieforschung erlangt. SAR-Satellit Windfelder werden indirekt über die Rauhigkeit der Meeresoberfläche ermittelt und wurden bereits gegen Messbojen, aber bislang noch nicht gegen andere hochaufgelöste Windfelder validiert. In dieser Masterarbeit wird die Übereinstimmung von hochaufgelösten Windfeldern mit Doppler-LiDAR und SAR-Satellit für freie Strömung und im Nachlauf von Windenergieanlagen untersucht. Methoden zur Prozessierung der räumlich unterschiedlich verteilten Messdaten von LiDAR und SAR werden in dieser Arbeit entwickelt und präsentiert. In freier Strömung wurde eine gute Korrelation zwischen den mit LiDAR- und SAR gemessenen Windfeldstrukturen beobachtet, was aufzeigt, dass SAR eine vielversprechende Technologie für hochaufgelöste Windfeldmessungen in freier Strömung darstellt. Vergleiche der Windfelder im Nachlauf zeigen keine gute Übereinstimmung, was in dem großen Messzeitunterschied des verwendeten Szenarios für die LiDAR und SAR Messung begründet liegt.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	LiDAR, SAR, Wind, Energy, Turbine, Wake
Subjects:	Science and mathematics
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP)
Date Deposited:	04 Dec 2015 12:14
Last Modified:	04 Dec 2015 12:17
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/2563
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-26447
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