Pomiar wiatru ma na celu dostarczenie informacji o prędkości i kierunkach wiatru. Pomiary te przeprowadzane są przy pomocy skalibrowanych czujników prędkości i kierunku wiatru umieszczonych na maszcie pomiarowym. Oprócz tych podstawowych wielkości rejestruje się wilgotność powietrza, temperaturę oraz ciśnienie, które są potrzebne do wyznaczenia gęstości powietrza oraz wrażliwości lokalizacji na występowanie oblodzeń.
Poprawnie przeprowadzony pomiar kierunku i prędkości wiatru na potrzeby energetyki wiatrowej powinien być zrealizowany na maszcie nie niższym niż 75% wysokości osi wirnika turbiny, na którą projektowana jest farma wiatrowa. Pomiar prędkości wiatru powinien być przeprowadzony na nie mniej niż dwóch wysokościach. Czujniki powinny być odpowiednio usytuowane w stosunku do kierunku wiatru dominującego tak by cień aerodynamiczny wywołany przez konstrukcję masztu miał jak najmniejszy wpływ na błąd oszacowania potencjału wietrznego danej lokalizacji.
Rys.1 Schemat masztu pomiarowego
Alternatywą dla masztów pomiarowych są SODARY (ang. sound detection and ranging). Instrumenty te badają fluktuacje powietrza korzystając z fal dźwiękowych i dzięki dużej rozdzielczości pomiaru pozwalają stworzyć dokładne pionowe profile prędkości wiatru. Dokładność pomiarów z wykorzystaniem tych urządzeń zależy w dużym stopniu od poziomu hałasu w otoczeniu, stabilności atmosfery i turbulencji. Mimo tych wad SODARY umożliwiają prowadzenie szerszych i dokładniejszych pomiarów dla energetyki wiatrowej.
W pomiarach do wyznaczania zdolności energetycznej wiatru standardowo przyjęto średnie 10-minutowe wyniki pomiarów. Pomiar przeprowadzany jest w sposób ciągły, a rejestrowane są wyniki uśrednione (z 10-minutowego okresu pomiarowego). Wynikiem takiego pomiaru są ciągi danych: data, godzina, średnie 10-minutowe dla prędkości i kierunków wiatru, a także wilgotności, temperatury i ciśnienia powietrza.
Rys.2 Histogram prędkości wiatru
Urządzenia do pomiaru wiatru:
Wiatromierze ręczne
Są urządzeniami do doraźnego pomiaru prędkości wiatru, nie mającymi większego zastosowania w energetyce wiatrowej. Chętnie wykorzystywane w żeglarstwie sportach paralotniowych, czy baloniarstwie. W odnawialnych źródła energii mogą być pomocne w czasie montażu kolektorów dachowych, dla zabezpieczenia bezpiecznych warunków pracy. Wiatromierze tego typu wykonywane są jako elektroniczne ze wskazaniem prędkości wiatru w m/s lub w stopniach Beauforta. Zakres pomiarowy zwykle ograniczony do 30m/s ale są tez jednostki o zakresie do 42 m/s.
Wiatromierze czaszowe
To popularne urządzenia wykorzystywane w stacjach pogody jako czujniki prędkości wiatru. Składają się najczęściej z trzech obracających się czasz wykonanych z polipropylenu lub z PVC, zamocowanych na wale. Prędkość obrotowa czasz przekazywana jest w sposób liniowy na sygnał analogowy lub pośrednio poprzez czujnik Halla impulsów o częstotliwości proporcjonalnej do prędkości wiatru. Zakres pomiarowy bardzo duży do 60 m/s, a nawet 100m/s. Wadą rozwiązania jest ograniczona praca w okresie zimowym, kiedy oblodzenie potrafi unieruchomić czasze uniemożliwiając pomiar prędkości wiatru.
Wiatromierze ultradźwiękowe
Należą do urządzeń nie posiadających części ruchomych, są odporne na wahania temperatur i oblodzenie. Są też bardziej wytrzymałe mechanicznie od modeli czaszowych, dzięki czemu nadają się doskonale do montażu na turbinach wiatrowych. Anemometry ultradźwiękowe mierzą czas potrzebny ultradźwiękowemu impulsowi na przebycie drogi od transducera północnego (N) do transducera południowego (S), i porównuje go z czasem potrzebnym impulsowi na przebycie drogi od południowego (S) do północnego (N) transducera. W idnetyczny sposob porównywane są czasy miedzy zachodnim (W) i wschodnim (E), a wschodnim (E) i zachodnim (W) transducerem.
Na przykład, jeżeli wieje północny wiatr, wtedy czas potrzebny impulsowi do przebycia drogi od N do S będzie krótszy niż od S do N, gdzie czasy W do E, i E do W będą takie same. Prędkość i kierunek wiatru są następnie obliczane na podstawie czasów każdej z osi. Obliczenia te są niezależne od czynników takich jak temperatura.
Źródło:
– instsani.pl