3 công nghệ khảo sát đo gió phục vụ cho các dự án điện gió hiện nay

17/06/2022

Lượt xem 1322

Hiện nay có 3 phương pháp khảo sát gió phổ biến là: Dựng cột đo gió, Sử dụng công nghệ SODAR và Sử dụng công nghệ LIDAR. Hãy cùng CIC tìm hiểu về 3 phương pháp khảo sát gió trong bài viết dưới đây.

Trước khi thi công dự án điện gió, cần xem xét tiềm năng tài nguyên gió tại nơi lắp đặt và thi công dự án điện gió tại các nhà máy. Ngoài ra cần tiến hành xem xét địa hình và đặc điểm của khí hậu như sức gió qua các mùa nhằm đánh giá được các tiềm năng tài nguyên gió tại nơi xây dựng. Khảo sát gió đóng vai trò tiên quyết của mỗi dự án điện gió. Chúng tôi xin giới thiệu 3 phương pháp khảo sát gió phổ biến nhất trên thế giới: Phương pháp dựng cột đo gió, phương pháp sử dụng công nghệ SODAR và phương pháp sử dụng công nghệ LIDAR. Các phương pháp này được sử dụng để phát triển các máy đo gió phục vụ cho các dự án điện gió trên toàn thế giới. 

Phương pháp dựng cột đo gió

Đây là phương pháp khảo sát gió truyền thống và được sử dụng rộng rãi nhờ độ chính xác cao. Cột đo gió được gắn các loại cảm biến như cảm biến đo tốc độ gió,  hướng gió, nhiệt độ, độ ẩm…

Hình 1: Cột đo gió

Cho đến nay, việc khảo sát gió cho các nhà  máy điện gió dựa vào cột đo gió làm tiêu chuẩn. Các cảm biến được lắp trên cột đo gió yêu cầu phải bằng hoặc gần bằng trung tâm của tuabin gió mà địa điểm sẽ được triển khai, cột đo gió có độ cao tối thiểu 60m và phải được đặt ở vị trí mà luồng không khí qua địa điểm khảo sát không bị cản trở bởi các chướng ngại vật hoặc các đặc điểm địa hình làm sai lệch luồng không khí.

Cột đo gió được lắp ráp trên mặt đất, tất cả các cảm biến và thiết bị liên quan được kiểm tra trên mặt đất trước khi bắt đầu lắp ráp lên cột. Tuy nhiên, để triển khai dựng cột đo gió sẽ cần một khoảng không gian nhất định/ bãi đất trống nên sẽ rất khó khăn để triển khai khảo sát gió tại vùng núi, ngoài khơi…

Phương pháp sử dụng công nghệ SODAR

Nguyên lý hoạt động công nghệ đo gió SODAR

SODAR (Sound Detection And Ranging) là một công nghệ viễn thám trên mặt đất truyền (qua loa) một  xung âm thanh hình Sin (thường là 50 ms) vào không khí, sau đó lắng nghe các tín hiệu trả về trong một khoảng thời gian ngắn, đo các sóng âm thanh bị phân tán trở lại. Dựa vào cường độ và sự thay đổi Doppler của xung âm thanh có thể xác định tốc độ và hướng gió. SODAR bao gồm ba hoặc nhiều chùm tia ở các góc khác nhau so với phương thẳng đứng, cho phép thu được biên dạng gió thẳng đứng theo ba chiều.

Hình 2: Nguyên lý hoạt động của Sodar

Hình 3: Thiết bị đo gió bằng công nghệ SODAR của hãng AQ System

Các loại hệ thống đo gió Sodar

Gần như tất cả các hệ thống Sodar thương mại trên thị trường hiện nay là loại “mono-static”. Có nghĩa là ăng ten truyền và nhận đều nằm chung trong một khối tương đối nhỏ gọn. Ngoài ra, hầu hết các hệ thống Sodar hiện nay trên thị trường là hệ thống Sodar Doppler đa trục, có nghĩa là chúng có khả năng phát hiện sự thay đổi tần số tín hiệu theo ba hướng trở lên và sử dụng dữ liệu đó để thu được cấu hình của tốc độ gió và hướng gió theo phương thẳng đứng. Thành phần cơ bản nhất của hệ thống Sodar Doppler là ăng ten và đây là nơi mà các hệ thống Sodar thương mại khác nhau nhiều nhất.

Ưu điểm

• Nhỏ gọn, dễ dàng triển khai ở mọi địa hình.
• Không cần bảo trì thường xuyên.
• Hoạt động ngay cả dưới thời tiết khắc nhiệt.
• Có thể đo được ở độ cao lên đến 300m.
• Kích thước nhỏ gọn, dễ triển khai và độ an toàn cao nên cũng sẽ tránh được nhiều vấn đề về trách nhiệm pháp lý.
• Không bị ảnh hưởng bởi sương mù.

Phương pháp sử dụng công nghệ LIDAR

Nguyên lý hoạt động công nghệ đo gió LIDAR

LIDAR (Light Detection And Ranging) là một công nghệ viễn thám quang học truyền chùm tia laser (dưới dạng sóng liên tục hoặc dạng xung) vào không khí và đo bức xạ phân tán nhận được trở lại thiết bị. Công nghệ có thể triển khai cả ở mặt đất và trên không, tùy thuộc vào các ứng dụng khác nhau. Công nghệ này đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ và có độ tin cậy cao.

LIDAR có thể sử dụng bức xạ trong vùng tử ngoại, vùng ánh sáng nhìn thấy và vùng hồng ngoại của quang phổ điện từ, và mỗi vùng sẽ có những tương tác khác nhau với khí quyển. Do đó, việc lựa chọn quá trình tán xạ khác nhau cho phép suy ra một loạt các thông số về luồng không khí, chẳng hạn như thành phần không khí và gió. Sự phân kỳ nhỏ của chùm tia laser dẫn đến độ rộng chùm tia rất thấp, cho phép độ phân giải cao ngay cả ở những độ cao hàng trăm mét.

Hình 4: Nguyên lý hoạt động của LIDAR

Các loại hệ thống đo gió Lidar
- Lidar xung: Một chùm tia laser có bước sóng 1,54 μm thực hiện phép đo tốc độ gió theo hướng chùm tia laser. Để thu được vector gió ba chiều, chùm tia nghiêng 30 độ so với phương thẳng đứng và các phép đo được thực hiện dưới bốn góc phương vị khác nhau (Hình 5). 
 

Hình 5: Nguyên lý hoạt động của Lidar xung

- Lidar phát ra chùm tia ánh sáng liên tục (CW): Không giống như các hệ thống Lidar xung, sử dụng thời gian trở lại của tín hiệu để phân biệt các độ cao khác nhau, một Lidar CW hoạt động trong phạm vi nhất định bằng cách tập trung chùm. Cấu hình gió đạt được bằng cách hội tụ lần lượt ở một phạm vi đã chọn (Hình 6).

Hình 6: Nguyên lý hoạt động của Lidar CW

Hình 7: Thiết bị đo gió bằng công nghệ LIDAR của hãng ZX Lidar

Ưu điểm

• Công nghệ đã xuất hiện từ lâu, dữ liệu thu thập đáng tin cậy.
• Đã được triển khai rộng rãi trên toàn thế giới.
• Hầu hết các hãng sản xuất Ụ nổi (Lidar Buoy) trên thế giới đều sử dụng công nghệ Lidar.
• Hoạt động ngay cả dưới thời tiết khắc nhiệt.
• Không cần bảo trì thường xuyên.
• Có thể đo được ở độ cao lên đến 300m.
• Kích thước nhỏ gọn, dễ triển khai và độ an toàn cao nên cũng sẽ tránh được nhiều vấn đề về trách nhiệm pháp lý.

Mọi thông tin chi tiết xin vui lòng liên hệ:
Trung tâm Giải pháp Phần mềm và Thiết bị Công nghệ
Hotline: 0976 268 036 / 024 3974 1373