Lufft-Technik auf Kleinwindkraftanlage der OTH Regensburg

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Foto: CC BY-SA 3.0, K4210, Wikipedia, http://tinyurl.com/OTH-Regensburg-WS200

Mein Bachelor-Projekt bestand aus der Entwicklung einer eigenständigen, mobilen Kleinwindkraftanlage, die flexibel an verschiedenen Standorten einsetzbar ist. In der fertigen Ausführung der neuen Technologie dient ein WS200-UMB Wettersensor von Lufft zur Windmessung (Richtung und Geschwindigkeit) in einer Höhe von fünf Metern. Das ist besonders wichtig zur aufs Jahr hochgerechneten Ertragsabschätzung der Anlage sowie zur laufenden Überwachung der Anlage.

Die Spannungsversorgung des Windmessgerätes erfolgt über ein Solarpanel, das einen autonomen Betrieb ermöglicht. Die Sensoren-Messdaten werden in einem Raspberry Pi gespeichert, der als Datenlogger fungiert. Zusätzlich findet eine Kategorisierung der Windrichtung statt, die als Ergebnis 75 Prozent des Windes der Ost- bzw. Westrichtung zuordnet.

Das angewandte Messprinzip des WS200-Windsensors beruht auf einer Laufzeitmessung von Ultraschallimpulsen in den einzelnen Luftstrecken. Das Gerüst bilden zwei um 90 Grad versetzte Messstrecken mit je zwei Ultraschall-Sende-Empfängern, welche abwechselnd zur Messung der Laufzeit zwischen Sender und Empfänger angesteuert werden.

Wie im Bild „Messprinzpip des WS200-UMB-Sensors“ zu erkennen ist, handelt es sich generell um einen rechtwinkligen Aufbau, der die Luftbewegung in X- und Y-Richtung ermittelt. Die Abweichungen durch Lufttemperatur und -feuchte werden durch die wechselseitige Messung der Schallgeschwindigkeit in der Berechnung ausgeglichen. Zur Speicherung der Daten im Rechenzentrum erstellten wir ein Software-Hintergrundprogramm, das sich mit dem Lufft USB Config Tool einstellen lässt.

Der Raspberry Pi hat als Hauptaufgabe dem Windsensor die Abtastrate mitzuteilen und sich die gemessenen Daten vom Port abzuholen, die er anschließend je nach Konfigurationsdatei abspeichert. Um die Schnittstelle vom Raspberry Pi an den Windsensor anschließen zu können wurde ein spezieller Adapter, der einfach auf die GPIO Pins aufgesteckt wird, angefertigt.

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Informationen zum Autor:
Mein Name ist Peter Kuchenbecker, ich bin 24 Jahre alt und komme ursprünglich aus der Oberpfalz, Michelsneukirchen. Im Rahmen meines Elektro- und Informationstechnik-Studiums mit dem Schwerpunkt Energie- & Automatisierungstechnik entwickelte ich die oben beschriebene Windkraftanlage. Neben dem inzwischen fast abgeschlossenen Studium bin ich leidenschaftlicher Fußballspieler, Coach und begeistere mich für guten Lesestoff. Mein nächster Schritt stellt meinen Einstieg ins Berufsleben dar, auf den ich mich nun vorbereite.
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