WO2014121997A1 - Method for determining a wave increasing and/or speed potential field in a body of water moved by waves - Google Patents

Method for determining a wave increasing and/or speed potential field in a body of water moved by waves Download PDF

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WO2014121997A1
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Alexander Poddey
Nik Scharmann
Benjamin Hagemann
Jasper Behrendt
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a wave-raising and / or velocity potential field in a wave-moved body of water, as well as means for its implementation, in particular in a wave energy converter and / or a
  • Wave energy converters which are arranged with their moving parts under the water surface and exploit a wave orbital motion present there, are of particular interest in the context of the present invention.
  • the wave orbital motion can be converted into a rotational movement by means of rotors.
  • rotors with coupling bodies e.g. hydrodynamic lift profiles.
  • Such a system is disclosed in US 2010/0150716 A1.
  • the invention can be applied to all wave energy converters as well as other turbines in wave-driven waters affected by wave motion.
  • a wave energy converter can be operated with knowledge of the expected Wellenbeaufschla- tion adapted to this, for example, to maximize the energy yield of the wave energy converter.
  • Known methods for predicting the wave exposure of turbines in wave-moving waters include, for example, the generation of statistical data (spectra) of seas. This can be done for example by means of a point measurement by means of so-called waverider buoys, the evaluation of radar data or the use of Doppler signals. The latter is disclosed, for example, in US Pat. No. 7,768,874, B2.
  • a deficiency of the known methods is, in particular, to be regarded as the limited functionality of the aforementioned measuring methods, which either make punctual and therefore insufficient measurement data available and / or frequently do not function reliably.
  • the functionality of radar sensors is significantly limited by rain. Radar systems must also be installed far above the water surface, which in particular requires a considerable additional effort in the wave energy converters explained in the introduction.
  • the present invention proposes a method for determining a wave elevation and / or velocity potential field in a wave-moving body of water, as well as means for its implementation, in particular in a wave energy converter and / or a wave energy converter park, having the features of the independent patent claims.
  • Preferred embodiments are subject of the dependent claims and the following description.
  • a method according to the invention serves to predict a shaft loading of at least one installation located in a wave-moving body of water, in particular at least one shaft. energy converter. From measurement data of at least two different measurement locations located on at least one measurement surface oriented substantially parallel to a water table of the water body, a wave collection and / or velocity potential field in the wave-moved body of water can be computationally determined ("reconstructed").
  • acoustic Doppler flow profile As sensors, different methods are available, wherein in the context of the application, in particular the use of one or more acoustic Doppler flow profile as sensors is described.
  • the use of pressure sensors, shaft height sensors, buoys, lidar sensors and / or radar sensors for determining the measured data is also advantageous.
  • the sensor or sensors are spatially separated both at the plant itself and from it, e.g. at buoys or similar can be attached.
  • An essentially parallel to a water level of the water body oriented measuring surface is preferably oriented parallel to the water level of the water body or closes with this an angle of at most 10 °, preferably at most 6 °, a.
  • a sensor is arranged in a water depth in which energetically particularly relevant wave frequencies can be measured in a suitably resolved manner.
  • the use of multiple sensors located at different depths is particularly advantageous in broadband wave spectra (i.e., many wave frequencies).
  • the respectively selected measuring depth expediently represents a compromise between the spatial range of the sensor in the wave propagation direction and the measuring accuracy. If different measuring surfaces are measured, their measured data are preferably computationally combined in order to determine the wave height and / or velocity potential field.
  • the sensor or sensors are preferably aligned with their measuring direction counter to the main shaft preparation direction ("flow direction").
  • different measuring directions can be selected, for example a grid-like (parallel or crosswise), a fan-shaped (polar) or a star-shaped (polar) arrangement of the measuring directions.
  • the wave loading of the plant can then also be predicted mathematically.
  • the operation of the system can be significantly improved.
  • a feedforward control can take place so that occurring control deviations are reduced.
  • the control interventions can be reduced, the control becomes more robust.
  • the operation becomes less reactive.
  • a spectra simulation in particular a so-called three-dimensional high order spectral method (HOS, see, for example, Ducrozet, G., Bonnefoy, F., Le Touze, D and Ferrant, P .: 3-D HOS simulations of extreme waves in open seas, Nat. Hazards Earth Syst., Sei. 7, 2007, 109-122).
  • simpler methods such as linear Airy theory can be used for reconstruction and propagation.
  • One aspect of the invention is the use of said acoustic Doppler flow profiler.
  • Acoustic Doppler flow profilers are sold, for example, by the company RD Instruments under the name ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP).
  • ADCP Acoustic Doppler Current Profiler
  • a special design of the ADCP is the horizontally measuring ADCP (also referred to as H-ADCP).
  • Acoustic Doppler flow profilers have long been known for measuring currents in waters and are particularly suitable for determining directional components of the velocity vector field. Acoustic Doppler flow profilers measure extremely reliably, so that the results obtained are sometimes used as reference values for the validation or calibration of other flow measuring systems.
  • acoustic flow measuring systems have prevailed since the beginning of the 1990s for flow measurement in certain areas.
  • Acoustic Doppler flow profilers can be used, for example, on ships, anchored to the ground and / or at different depths and / or with different operating frequencies. From its point of attachment, an acoustic Doppler flow profiler punctually measures a three-dimensional flow vector permanently and temporally highly resolved for different depth layers up to the water surface.
  • the flow can be continuously monitored in a defined depth layer (i.e., for measurement sites located on a measurement surface oriented substantially parallel to the water level of the water).
  • acoustic Doppler flow profiler can be used, for example, on vessels for multi-dimensional flow measurement at different depths during different tidal phases. In this way, for example, flow atlases can be created for certain areas for use in coastal protection.
  • An example of the use of a Doppler acoustic airfoil is disclosed by Cysewski, M.C .: Characterization of flow field structures measured with an Acoustic Doppler Current Profiler. Geesthacht: Helmholtz Center Geesthacht, Center for Materials and Coastal Research GmbH, 201 1.
  • a wave energy converter is operated as a plant.
  • the invention presents a method which includes a precontrol of the manipulated variables (in particular generator torque and / or angle of attack (pitch angle) of the coupling body) allows.
  • the operation preferably comprises a control, wherein the controlled variable may be a phase angle between a rotational movement of a rotor of the wave energy converter and an orbital flow of the wave motion.
  • the operation of the wave energy converter is improved because less has to be responded to changes already occurred (which leads to a deterioration of energy production), and instead by means of a feedforward control of the wave energy converter is already set to expected changes (which a deterioration of energy production reduced or completely prevented).
  • the conversion efficiency is increased. This applies in particular to multichromatic wave states which place particularly high demands on the control of wave energy converters. Furthermore, there are particularly advantageous options when it comes to protective measures.
  • the flow field induced by the waves is calculated on the wave energy converter in order to enable a control of the system.
  • the invention can also be used in areas in which a prediction of the wave motion offers advantages for the operation or safety of a marine construction.
  • the operation may include, for example, bringing into a rest position (e.g., feathering position with coupling bodies of wave energy converters).
  • offshore operations can be carried out more efficiently (e.g., transferring a load from a moving ship to an oil rig or to the seabed, crew transfer from a maintenance ship to an offshore wind turbine, dynamic positioning of a ship).
  • the invention can be used in wave power plants to increase the conversion efficiency.
  • the invention can be used particularly advantageously for concerted control of a plurality of power plants (parks). This applies in particular to the case where the absorption and / or emission characteristic of the individual power plants is known and can be described by suitable models.
  • an acoustic Doppler flow profiler for measuring the incoming wave motion in spatial and temporal dimension on the below the surface occurring flow vectors used.
  • H-ADCP acoustic Doppler flow profiler
  • the H-ADCP is particularly suitable for the method according to the invention if it has a particularly high sampling frequency.
  • additional movement measuring devices can be used.
  • accelerometers can be used.
  • erroneous speed values that result from a horizontal translational movement of the sensor can be corrected.
  • values can be determined via a rotational and vertical translatory movement of the sensor by means of corresponding movement measuring devices and used for a more accurate computational reconstruction of the wave collection and / or velocity potential field.
  • the use of an H-ADCP is particularly suitable for use in an offshore park, for example a wave or wind energy converter park. In this case, an H-ADCP can be provided in common for a large number of corresponding systems, for example wave energy converters.
  • H-ADCPs the measuring direction of which is preferably not oriented parallel or rectified, so that a wider angular range can be covered.
  • the detection of multi-directional sea state systems is possible.
  • the sensors can also be arranged offset, so that they can measure the same wave state at different phase angles.
  • an improved resolution, in particular of complex wave states can be made possible.
  • the H-ADCP can also be attached to structures separate from the system, so that a largely uninfluenced by the system measurement is possible.
  • the expression of the flow vector field detected at each time point is used in order to reconstruct the wave collection and / or velocity potential field in at least a required extent by calculation.
  • a reconstructed wave collection and / or velocity potential field can then be propagated to the individual plants with the aid of a suitable propagation process.
  • the expression of the flow vector field can be determined in a spatially and temporally resolved manner, as far as necessary.
  • the propagation of the flow field entering the systems in the future is known by such propagation of the wave motion, so that the control / regulation of each individual system can access this information and determine an optimal trajectory including optimal pitch adjustment and generator torque control.
  • the maintenance of be monitored and, if necessary, readjusted by a corresponding regulation.
  • H-ADCP As marketed by the company RD Instruments.
  • Such an H-ADCP operates with a measurement frequency of 300 kHz. It is a narrow-beam acoustic monitoring system that measures horizontally from where it is located, detecting currents and multidirectional waves near or near the surface of the water body (or the corresponding depth).
  • This H-ADCP up to 128 individual points in a horizontal range of up to 200 m can be detected, so that from this the entire wave structure or a corresponding wave field can be reconstructed.
  • the previous use of such sensors limited to the monitoring of incoming waves to predict maximum events safely.
  • An arithmetic unit according to the invention e.g. a drive unit of a system located in a wave-moving body of water, in particular a wave energy converter is, in particular programmatically, adapted to carry out a method according to the invention.
  • Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.). Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of wave orbital motions under the surface of a wavy moving body of water.
  • Figure 2 shows a wave energy converter, which can be operated according to the invention, in a partially perspective view.
  • FIG. 3 shows the wave energy converter of FIG. 2 in a wave field in a more schematic representation.
  • Figure 4 shows a wave energy converter park, which can be operated according to the invention, in a schematic representation.
  • FIG. 5 illustrates a method according to an embodiment of the invention in the form of a schematic flow chart.
  • Figure 6 illustrates different arrangement and alignment possibilities for sensors.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of wave orbital motions under the surface of a wavy moving body of water.
  • a wave on the surface of the water is designated by W.
  • W A wave on the surface of the water
  • C a wave trough.
  • the wave propagates in a wave propagation direction 1 1.
  • positions B and D are the transitions Wellenberg / Wellental and Wellental / Wellenberg.
  • the mean water surface is designated 12.
  • orbital paths 13 Due to the wave motion below the surface of the water wave orbital movements result in the form of orbital paths 13, which are only partially provided with reference numerals. Immediately below the surface of the water body, these orbital paths 13 each have radii r, which correspond to the amplitude of the wave W. The radii decrease with increasing distance to the surface of the water. In deep water, the orbital trajectories 13 are circular, in the shallow water increasingly elliptical. The local water movement is shown in FIG. 1 in each case in the form of short, bold arrows which correspond to the respective motion vectors v. Under a wave crest at position A, the entirety of the water particles moves in the direction of the wave propagation direction 1 1.
  • the present invention comprises the prediction of a wave loading of a system located in a wave-moved body of water, for example a wave energy converter, by a particularly simple and proven detection of flow characteristics of a water body. On the basis of the detected flow characteristics, a wave field in the water body is mathematically reconstructed and propagated.
  • a wave energy converter is shown, which is the wave orbital motion shown
  • the wave energy converter is designated overall by 1. It has a rotor 2, 3, 4 with a rotor base 2, on which over rotor or lever arms 4 elongated lift profiles 3 are mounted.
  • the lift profiles 3 are connected at one end to the lever arms 4 and, for example, via adjusting devices 5 at an angle (so-called pitch angle) about its longitudinal axis rotatable.
  • the adjusting devices 5 can be assigned 6 position encoder.
  • the wave energy converter 1 may be associated with a motion measuring device 9 which is adapted to measure a movement of the wave energy converter 1 in the water body.
  • the movement measuring device 9 may include an acceleration sensor.
  • the buoyancy profiles 3 are, relative to the axis of the rotor 2, 3, 4, offset from one another at an angle of 180 °.
  • the buoyancy profiles 3 are preferably connected to the lever arms 4 in the vicinity of their pressure point, in order to reduce rotational torques occurring during operation to the buoyancy profiles 3 and thus to reduce the requirements for the holder and / or the adjusting devices.
  • the radial distance between a suspension point of a lift profile 3 and the rotor axis is, for example, 1 m to 50 m, preferably 2 m to 40 m and particularly preferably 6 m to 30 m.
  • the chord length of the lift profiles 3 is for example 1 m to 8 m.
  • the maximum longitudinal extent may be, for example, 6 m or more.
  • the wave energy converter 1 has an integrated generator.
  • the rotor base 2 is rotatably mounted in a generator housing 7.
  • the rotor base 2 forms the rotor of the generator, the generator housing 7 whose stator.
  • the required electrical equipment such as coils and cables are not shown.
  • a rotational movement of the rotor base 2 induced by the wave orbital motion can be directly converted into electrical energy with the lift profiles 3 attached thereto via the lever arms 4.
  • a wave energy converter 1 is shown in FIG. 2, in which the lift profiles 3 are attached via their lever arms 4 to only one side of a rotor base 2, the invention can, as mentioned, also be used with wave energy converters 1 in which Both sides of the rotor base 2 lever arms 4 and 3 Auftriebsprofile are attached.
  • a use in so-called squirrel cage runners is also possible.
  • the rotor arms 4 need not necessarily be formed as shown.
  • the lift profiles 3 can also be connected to the rotor base 2 via a disk-shaped element.
  • an acoustic double flow profiler 8 Attached to the wave energy converter 1 or removed therefrom, there is provided an acoustic double flow profiler 8, which is shown in a highly schematized manner in FIG.
  • the acoustic Doppler flow profiler 8 is oriented in a measuring direction which corresponds to a direction of flow of the wave energy converter 1. He is trained, for example, as H-ADCP.
  • FIG. 3 again shows the wave energy converter 1 of FIG. 2 in plan view of the rotor base 2.
  • the illustration of the Doppler flow profiler 8 has been omitted.
  • a control unit is shown schematically and designated 200.
  • the rotor 2, 3, 4 is below the water surface of a wavy moving body of water, such as an ocean, arranged. In this case, for example, deep-water conditions are to be present in which the orbital trajectories 23 (cf., FIG. 1) of the water particles are largely circular.
  • a rotational axis of the rotor (perpendicular to the plane of the drawing) is oriented largely horizontally and largely perpendicular to the direction of propagation 21 of the waves 20 of the wavy moving body of water.
  • the wave energy converter 1 is impinged by the orbital flow with an onflow velocity.
  • the flow is the orbital flow of sea waves (see FIG. 1) whose direction changes continuously with an angular velocity ⁇ .
  • f represents the frequency of the monochromatic wave.
  • FIG. 3 thus shows a snapshot.
  • the method according to the invention In the case of multichromatic waves, this includes corresponding (local) adaptations.
  • the invention is particularly advantageous for the prognosis of corresponding multichromatic waves or the corresponding wave application.
  • the rotation of the orbital flow is oriented in the counterclockwise direction, ie the associated wave propagates from right to left.
  • the rotor 2, 3, 4 rotates in synchronism with the orbital flow of the wave motion with an angular velocity ⁇ , wherein the term of synchronicity in multichromatic waves is to be understood in the time average.
  • buoyancy profiles 3 are each a buoyancy (indicated in each case by the force vector F) and thereby generates a force acting on the rotor 2, 3, 4 first torque.
  • a preferably variable second torque in the form of a resistor so a braking torque, or an acceleration torque.
  • Means for generating the second torque can be arranged between the rotor base 2 and the generator housing 7.
  • FIG. 4 shows a wave energy converter park which can be operated according to the invention.
  • the wave energy converter park is denoted overall by 10 and, in the illustrated example, comprises 15 wave energy converters 1, which are only partially provided with reference symbols. The representation corresponds to a plan view, the water surface is therefore in the drawing plane in Figure 4.
  • the wave energy converter 1 are shown greatly simplified compared to the figure 2 and 3. Support structures (mooring) and the like are not shown.
  • a total of two acoustic Doppler flow profiles 8 are shown greatly enlarged, measuring in different directions below a water surface.
  • the scanning direction of the Doppler flow profile 8 is oriented differently, so that a particularly large area around the wave energy converter park 10 can be scanned.
  • the corresponding fan-shaped scanning regions are each designated 80. For example, areas 80 of 150 ° below the surface can be scanned by the acoustic Doppler flow profile 8.
  • the acoustic Doppler flow profiler 8 are aligned substantially horizontally below the water surface.
  • Each of the areas 80 represents a measuring area with a plurality of different measuring locations, wherein the measuring area is oriented substantially parallel to a water level of the water body.
  • the two Doppler flow profiles 8 and thus the two regions 80 can lie in the same depths or at different depths.
  • two Doppler flow profiles 8 are shown in FIG. 4, embodiments which comprise only one, a plurality of identically oriented and, if appropriate, one behind the other and / or a multiplicity of Doppler flow profilers 8 may also be advantageous.
  • FIG. 5 illustrates a method according to an embodiment of the invention in the form of a schematic flow chart and denotes 100 as a whole.
  • the method 100 comprises the acquisition of sensor data as measured data.
  • the sensor data are in this case by means of one or more sensors, such.
  • a plurality of measuring locations 81, 82 are measured on a plurality of measuring surfaces 80, 80 '.
  • a directional component of a velocity vector field of the water body is determined at each measuring location 81, 82.
  • the measuring surfaces 80, 80 ' close with the still water mirror 70 an angle ⁇ of at most 10 °, preferably at most 6 °.
  • the sensor or sensors are preferably aligned with their measuring direction counter to the main shaft preparation direction ("flow direction").
  • flow direction different measuring directions can be selected.
  • FIG. 6b two lattice-like orientations are illustrated, with only one row 83, 84 of sensors 8 each having a parallel measuring direction (illustrated by arrows on the rectangle) in a parallel lattice and two vertical rows 83, 84 of sensors 8 in the case of a lattice grid each parallel direction of measurement are present.
  • Fig. 6c a star-shaped orientation (all sensors 8) and a fan-shaped orientation (any sector of the star) are shown.
  • pressure sensors 8 ' for determining a plurality of pressure values ("pressure field") as measurement data in one or more in multiple levels of the fluid
  • wave height sensors such as buoys, lidar and / or radar sensors
  • wave height sensors can be used to determine several wave height values as measured data of a (“wave height field") of the water.
  • information of a movement of the sensor in the water which are detected for example by means of a movement measuring device 9, can be evaluated and included in the following calculation.
  • a wave-raising and / or speed-potential field is reconstructed, for example, according to the following method.
  • a velocity vector field eg particle velocities u x
  • the speed potential obtained in this way is transformed to the level of the at-rest water level 70, as described, for example, in "Potential Theory in Gravity and Magnetic Applications", Richard J. Blakoly, Cambridge University Press.
  • a wave field (wave elevation ⁇ ) is calculated from the time derivative of the velocity potential field on the basis of a linear or non-linear wave theory.
  • a wave field (wave elevation ⁇ ) is calculated from the time derivative of the velocity potential field on the basis of a linear or non-linear wave theory.
  • the subsequent wave loading of the installation is determined in a step 103 by computational propagation with the aid of a suitable wave model (for example Higher Order Spectral Method).
  • a suitable wave model for example Higher Order Spectral Method

Abstract

The invention relates to a method for determining a wave increasing and/or speed potential field in a body of water moved by waves. Measurement data is ascertained at at least two measurement locations (81, 82) which are located on a measurement surface (80, 80') oriented substantially parallel to a calm water level (70) of the body of water, and the wave increasing and and/or speed potential field is determined from the measurement data. (Figure 6a)

Description

Verfahren zur Bestimmung eines Wellenerhebungs- und/oder Geschwindiqkeitspotentialfelds in einem wellenbewegten Gewässer  Method for determining a wave-raising and / or velocity potential field in a wave-driven body of water
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Wellenerhebungs- und/oder Geschwindigkeitspotentialfelds in einem wellenbewegten Gewässer, sowie Mittel zu dessen Implementierung, insbesondere in einem Wellenenergiekonverter und/oder einem The present invention relates to a method for determining a wave-raising and / or velocity potential field in a wave-moved body of water, as well as means for its implementation, in particular in a wave energy converter and / or a
Wellenenergiekonverterpark. Wave energy converter Park.
Stand der Technik State of the art
Zur Umwandlung von Energie aus Wasserbewegungen in Gewässern in nutzbare Energie ist eine Reihe unterschiedlicher Vorrichtungen bekannt. Eine Übersicht hierzu gibt beispielsweise G. Boyle, "Renewable Energy", 2. Aufl., Oxford University Press, Oxford 2004. Derartige Vorrichtungen werden hier als "Wellenenergiekonverter" bezeichnet. For the conversion of energy from water movements in water into usable energy a number of different devices are known. For example, G. Boyle, "Renewable Energy," 2nd Ed., Oxford University Press, Oxford, 2004. Such devices are referred to herein as "wave energy converters."
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Wellenenergiekonverter von Interesse, die mit ihren bewegten Teilen unter der Wasseroberfläche angeordnet sind und die eine dort vorliegende Wellenorbitalbewegung ausnutzen. Die Wellenorbitalbewegung kann mittels Rotoren in eine Rotationsbewegung umgesetzt werden. Hierzu können Rotoren mit Kopplungskörpern, z.B. hydrodynamischen Auftriebsprofilen, verwendet werden. Ein derartiges System ist in der US 2010/0150716 A1 offenbart. Die Erfindung kann jedoch bei allen Wellenenergiekonvertern und auch bei anderen in einem wellenbewegten Gewässer befindlichen Anlagen eingesetzt werden, die von einer Wellenbewegung beeinflusst werden. Wave energy converters, which are arranged with their moving parts under the water surface and exploit a wave orbital motion present there, are of particular interest in the context of the present invention. The wave orbital motion can be converted into a rotational movement by means of rotors. For this purpose, rotors with coupling bodies, e.g. hydrodynamic lift profiles. Such a system is disclosed in US 2010/0150716 A1. However, the invention can be applied to all wave energy converters as well as other turbines in wave-driven waters affected by wave motion.
In derartigen Anlagen kann es von Vorteil sein, die zu erwartende Wellenbeaufschlagung vorab zu ermitteln, um insbesondere auftretende Belastungen vorhersagen zu können und entsprechende Anlagen bei Hochenergieszenarien notfalls in einen Schutzmodus versetzen zu können. Unter Hochenergieszenarien werden im Rahmen dieser Anmeldung beispielsweise Wellen mit ungewöhnlich hoher Geschwindigkeit, Amplitude oder einem bestimmten, die Anlagen belastenden Frequenzmuster verstanden. In such systems, it may be advantageous to determine the expected wave exposure in advance, in order to predict occurring loads in particular and to be able to put appropriate systems in a high-energy scenarios emergency mode in a protective mode. Under high energy scenarios, for example, waves with unusual in the context of this application high speed, amplitude or a certain, the systems burdening frequency pattern understood.
Darüber hinaus kann ein Wellenenergiekonverter bei Kenntnis der zu erwartenden Wellenbeaufschla- gung angepasst an diese betrieben werden, um beispielsweise den Energieertrag des Wellenenergie- konverters zu maximieren. In addition, a wave energy converter can be operated with knowledge of the expected Wellenbeaufschla- tion adapted to this, for example, to maximize the energy yield of the wave energy converter.
Bekannte Verfahren zur Prognose der Wellenbeaufschlagung von in einem wellenbewegten Gewässer befindlichen Anlagen umfassen beispielsweise die Erzeugung statistischer Daten (Spektren) von Seegängen. Dies kann beispielsweise über eine Punktmessung mittels sogenannter Waverider-Bojen, die Auswertung von Radardaten oder die Nutzung von Dopplersignalen erfolgen. Letzteres ist beispielsweise in der US 7,768,874, B2 offenbart. Known methods for predicting the wave exposure of turbines in wave-moving waters include, for example, the generation of statistical data (spectra) of seas. This can be done for example by means of a point measurement by means of so-called waverider buoys, the evaluation of radar data or the use of Doppler signals. The latter is disclosed, for example, in US Pat. No. 7,768,874, B2.
Als Mangel der bekannten Verfahren ist insbesondere die eingeschränkte Funktionalität der genann- ten Messverfahren anzusehen, die entweder punktuelle und damit nicht ausreichende Messdaten zur Verfügung stellen und/oder häufig nicht zuverlässig funktionieren. Beispielsweise wird die Funktionsfähigkeit von Radarsensoren durch Regen deutlich eingeschränkt. Radarsysteme müssen ferner weit oberhalb der Wasseroberfläche installiert werden, was insbesondere bei den eingangs erläuterten Wellenenergiekonvertern einen beträchtlichen Zusatzaufwand erfordert. A deficiency of the known methods is, in particular, to be regarded as the limited functionality of the aforementioned measuring methods, which either make punctual and therefore insufficient measurement data available and / or frequently do not function reliably. For example, the functionality of radar sensors is significantly limited by rain. Radar systems must also be installed far above the water surface, which in particular requires a considerable additional effort in the wave energy converters explained in the introduction.
Es besteht daher der Bedarf nach verbesserten Verfahren zur deterministischen nicht statistischen Prognose der Wellenbeaufschlagung von in einem wellenbewegten Gewässer befindlichen Anlagen, insbesondere von Wellenenergiekonvertern. Offenbarung der Erfindung There is therefore a need for improved methods for the deterministic, non-statistical prediction of the turbulence of turbines in wave-driven waters, in particular of wave energy converters. Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung eines Wel- lenerhebungs- und/oder Geschwindigkeitspotentialfelds in einem wellenbewegten Gewässer, sowie Mittel zu dessen Implementierung, insbesondere in einem Wellenenergiekonverter und/oder einem Wellenenergiekonverterpark, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Against this background, the present invention proposes a method for determining a wave elevation and / or velocity potential field in a wave-moving body of water, as well as means for its implementation, in particular in a wave energy converter and / or a wave energy converter park, having the features of the independent patent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims and the following description.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zur Prognose einer Wellenbeaufschlagung wenigstens einer in einem wellenbewegten Gewässer befindlichen Anlage, insbesondere wenigstens eines Wellen- energiekonverters. Aus Messdaten von wenigstens zwei unterschiedlichen, auf wenigstens einer im Wesentlichen parallel zu einem Ruhewasserspiegel des Gewässers orientierten Messfläche befindlichen Messorten kann ein Wellenerhebungs- und/oder Geschwindigkeitspotentialfeld in dem wellenbewegten Gewässer rechnerisch bestimmt ("rekonstruiert") werden. A method according to the invention serves to predict a shaft loading of at least one installation located in a wave-moving body of water, in particular at least one shaft. energy converter. From measurement data of at least two different measurement locations located on at least one measurement surface oriented substantially parallel to a water table of the water body, a wave collection and / or velocity potential field in the wave-moved body of water can be computationally determined ("reconstructed").
Für die Ermittlung der Messdaten bieten sich unterschiedliche Methoden an, wobei im Rahmen der Anmeldung insbesondere der Einsatz eines oder mehrerer akustischer Doppler-Strömungsprofiler als Sensoren beschrieben wird. Daneben ist jedoch ebenso der Einsatz von Drucksensoren, Wellen- höhensensoren, Bojen, Lidar-Sensoren und/oder Radar-Sensoren zur Ermittlung der Messdaten vor- teilhaft. Es sei angemerkt, dass der oder die Sensoren sowohl an der Anlage selbst als auch davon räumlich getrennt, z.B. an Bojen o.ä. angebracht sein können. For the determination of the measurement data, different methods are available, wherein in the context of the application, in particular the use of one or more acoustic Doppler flow profile as sensors is described. However, the use of pressure sensors, shaft height sensors, buoys, lidar sensors and / or radar sensors for determining the measured data is also advantageous. It should be noted that the sensor or sensors are spatially separated both at the plant itself and from it, e.g. at buoys or similar can be attached.
Eine im Wesentlichen parallel zu einem Ruhewasserspiegel des Gewässers orientierte Messfläche ist vorzugsweise parallel zum Ruhewasserspiegel des Gewässers orientiert oder schließt mit diesem einen Winkel von höchstens 10°, vorzugsweise höchstens 6°, ein. An essentially parallel to a water level of the water body oriented measuring surface is preferably oriented parallel to the water level of the water body or closes with this an angle of at most 10 °, preferably at most 6 °, a.
Vorzugsweise ist ein Sensor in einer Wassertiefe angeordnet, in der energetisch besonders relevante Wellenfrequenzen geeignet aufgelöst messbar sind. Der Einsatz von mehreren Sensoren, die sich in unterschiedlichen Tiefen befinden, ist insbesondere bei breitbandigen Wellenspektren (d.h. viele Wel- lenfrequenzen) vorteilhaft. Die jeweils gewählte Messtiefe stellt zweckmäßigerweise einen Kompro- miss zwischen räumlicher Reichweite des Sensors in Wellenausbreitungsrichtung und Messgenauigkeit dar. Werden unterschiedliche Messflächen vermessen, werden deren Messdaten vorzugsweise rechnerisch kombiniert, um das Wellenerhebungs- und/oder Geschwindigkeitspotentialfeld zu bestimmen. Preferably, a sensor is arranged in a water depth in which energetically particularly relevant wave frequencies can be measured in a suitably resolved manner. The use of multiple sensors located at different depths is particularly advantageous in broadband wave spectra (i.e., many wave frequencies). The respectively selected measuring depth expediently represents a compromise between the spatial range of the sensor in the wave propagation direction and the measuring accuracy. If different measuring surfaces are measured, their measured data are preferably computationally combined in order to determine the wave height and / or velocity potential field.
Der oder die Sensoren werden mit ihrer Messrichtung vorzugsweise entgegen der Hauptwellenausbe- reitungsrichtung ("Strömungsrichtung") ausgerichtet. Bei Einsatz mehrerer Sensoren können, insbesondere zur Abdeckung unterschiedlicher Hauptwellenausbereitungsrichtung, unterschiedliche Messrichtungen gewählt werden, beispielsweise eine gitterförmige (parallel oder über Kreuz), eine fächer- förmige (polare) oder eine sternförmige (polare) Anordnung der Messrichtungen. The sensor or sensors are preferably aligned with their measuring direction counter to the main shaft preparation direction ("flow direction"). When using a plurality of sensors, in particular for covering different main shaft preparation direction, different measuring directions can be selected, for example a grid-like (parallel or crosswise), a fan-shaped (polar) or a star-shaped (polar) arrangement of the measuring directions.
Aus dem rekonstruierten Wellenerhebungs- und/oder Geschwindigkeitspotentialfeld kann dann ebenfalls rechnerisch die Wellenbeaufschlagung der Anlage prognostiziert werden. Dadurch kann der Betrieb der Anlage deutlich verbessert werden. Insbesondere kann eine Vorsteuerung erfolgen, so dass auftretende Regelabweichungen reduziert werden. In der Folge können die Regeleingriffe reduziert werden, die Regelung wird robuster. Der Betrieb wird weniger reaktiv. Für die Prognose der Wellenbeaufschlagung (d.h. Propagation des Wellenerhebungs- und/oder Geschwindigkeitspotentialfelds) eignet sich in besonderer Weise eine Spektrensimulation, insbesondere ein sogenanntes dreidimensionales High Order-Spektralverfahren (HOS, siehe beispielsweise Ducrozet, G., Bonnefoy, F., Le Touze, D und Ferrant, P.: 3-D HOS simulations of extreme waves in open seas. Nat. Hazards Earth Syst. Sei. 7, 2007, 109-122). Alternativ können aber auch einfachere Verfahren wie die lineare Airy-Theorie für die Rekonstruktion und Propagation verwendet werden. From the reconstructed wave elevation and / or velocity potential field, the wave loading of the plant can then also be predicted mathematically. As a result, the operation of the system can be significantly improved. In particular, a feedforward control can take place so that occurring control deviations are reduced. As a result, the control interventions can be reduced, the control becomes more robust. The operation becomes less reactive. For the prediction of the wave exposure (ie propagation of the wave elevation and / or velocity potential field), a spectra simulation, in particular a so-called three-dimensional high order spectral method (HOS, see, for example, Ducrozet, G., Bonnefoy, F., Le Touze, D and Ferrant, P .: 3-D HOS simulations of extreme waves in open seas, Nat. Hazards Earth Syst., Sei. 7, 2007, 109-122). Alternatively, simpler methods such as linear Airy theory can be used for reconstruction and propagation.
Ein Aspekt der Erfindung ist der Einsatz des genannten akustischen Doppler-Strömungsprofilers. Akustische Doppler-Strömungsprofiler werden beispielsweise durch die Firma RD Instruments unter der Bezeichnung ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP) vertrieben. Eine spezielle Bauform des ADCP ist der horizontal messende ADCP (auch als H-ADCP bezeichnet). Akustische Doppler- Strömungsprofiler sind seit längerem zur Vermessung von Strömungen in Gewässern bekannt und eignen sich insbesondere zur Ermittlung von Richtungskomponenten des Geschwindigkeitsvektorfeldes. Akustische Doppler-Strömungsprofiler messen außerordentlich zuverlässig, so dass die hierüber erhaltenen Ergebnisse mitunter als Referenzwerte zur Validierung bzw. Kalibrierung von anderen Strömungsmesssystemen verwendet werden. Insbesondere aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit, ihrer hohen Informationsdichte und ihrer Zuverlässigkeit haben sich akustische Strömungsmesssysteme seit Beginn der 1990er Jahre zur Strömungsmessung in bestimmten Bereichen durchgesetzt. Akustische Doppler-Strömungsprofiler können beispielsweise auf Schiffen, am Boden verankert und/oder in unterschiedlichen Tiefen und/oder mit unterschiedlichen Arbeitsfrequenzen zum Einsatz kommen. Von seinem Anbringungsort aus misst ein akustischer Doppler-Strömungsprofiler punktuell einen dreidimensionalen Strömungsvektor permanent und zeitlich hoch aufgelöst für unterschiedliche Tiefenschichten bis hin zur Wasseroberfläche. Bei einer horizontalen Anbringung bzw. beim Einsatz eines horizontal messenden akustischen Doppler-Strömungsprofilers (H-ADCP) kann die Strömung kontinuierlich in einer definierten Tiefenschicht (d.h. für auf einer im Wesentlichen parallel zum Ruhewasserspiegel des Gewässers orientierten Messfläche befindliche Messorte) überwacht werden. Der Einsatz eines akustischen Doppler-Strömungsprofilers kann beispielsweise auf Schiffen zur mehrdimensionalen Strömungsmessung in unterschiedlichen Tiefen während verschiedener Tidephasen verwendet werden. Auf diese Weise können beispielsweise Strömungsatlanten für bestimmte Gebiete zum Einsatz im Küstenschutz erstellt werden. Ein Beispiel des Einsatzes eines akustischen Doppler- Strömungsprofilers ist offenbart bei Cysewski, M.C.: Charakterisierung von Strukturen im Strömungsfeld gemessen mit einem Acoustic Doppler Current Profiler. Geesthacht: Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH, 201 1. One aspect of the invention is the use of said acoustic Doppler flow profiler. Acoustic Doppler flow profilers are sold, for example, by the company RD Instruments under the name ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP). A special design of the ADCP is the horizontally measuring ADCP (also referred to as H-ADCP). Acoustic Doppler flow profilers have long been known for measuring currents in waters and are particularly suitable for determining directional components of the velocity vector field. Acoustic Doppler flow profilers measure extremely reliably, so that the results obtained are sometimes used as reference values for the validation or calibration of other flow measuring systems. In particular, owing to their cost-effectiveness, their high information density and their reliability, acoustic flow measuring systems have prevailed since the beginning of the 1990s for flow measurement in certain areas. Acoustic Doppler flow profilers can be used, for example, on ships, anchored to the ground and / or at different depths and / or with different operating frequencies. From its point of attachment, an acoustic Doppler flow profiler punctually measures a three-dimensional flow vector permanently and temporally highly resolved for different depth layers up to the water surface. When mounted horizontally or when using a horizontally-measuring acoustic Doppler flow profiler (H-ADCP), the flow can be continuously monitored in a defined depth layer (i.e., for measurement sites located on a measurement surface oriented substantially parallel to the water level of the water). The use of an acoustic Doppler flow profiler can be used, for example, on vessels for multi-dimensional flow measurement at different depths during different tidal phases. In this way, for example, flow atlases can be created for certain areas for use in coastal protection. An example of the use of a Doppler acoustic airfoil is disclosed by Cysewski, M.C .: Characterization of flow field structures measured with an Acoustic Doppler Current Profiler. Geesthacht: Helmholtz Center Geesthacht, Center for Materials and Coastal Research GmbH, 201 1.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Wellenenergiekonverter als Anlage betrieben. Die Erfindung stellt ein Verfahren vor, das eine Vorsteuerung der Stellgrößen (insbesondere Generatormoment und/oder Anstellwinkel (Pitchwinkel) der Kopplungskörper) ermöglicht. Der Betrieb umfasst vorzugsweise eine Regelung, wobei die Regelgröße ein Phasenwinkel zwischen einer Rotationsbewegung eines Rotors des Wellenenergiekonverters und einer Orbitalströmung der Wellenbewegung sein kann. Hinsichtlich näherer Details zu Eingriffs- bzw. Steuerungsmöglichkeiten für die Energiewandlung wird auf die nicht vorveröffentlichte DE 10 201 1 105 177 verwiesen, deren Offenbarung zum Bestandteil der vorliegenden Erfindung gemacht wird. In der Folge können die Regeleingriffe reduziert werden, die Regelung wird robuster. Der Betrieb des Wellenenergiekonverters wird verbessert, da weniger auf bereits eingetretene Veränderungen reagiert werden muss (was zu einer Verschlechterung der Energiegewinnung führt), und statt dessen im Wege einer Vorsteuerung der Wellenenergiekonverter be- reits auf zu erwartende Veränderungen eingestellt wird (was eine Verschlechterung der Energiegewinnung reduziert oder ganz verhindert). Die Wandlungseffizienz wird erhöht. Dies gilt insbesondere für multichromatische Wellenzustände, die besonders hohe Anforderungen an die Steuerung/Regelung von Wellenenergiekonvertern stellen. Weiterhin ergeben sich besonders vorteilhafte Möglichkeiten, wenn es um Schutzmaßnahmen geht. According to one aspect of the invention, a wave energy converter is operated as a plant. The invention presents a method which includes a precontrol of the manipulated variables (in particular generator torque and / or angle of attack (pitch angle) of the coupling body) allows. The operation preferably comprises a control, wherein the controlled variable may be a phase angle between a rotational movement of a rotor of the wave energy converter and an orbital flow of the wave motion. For further details on intervention or control options for the energy conversion, reference is made to the non-prepublished DE 10 201 1 105 177, the disclosure of which is made part of the present invention. As a result, the control interventions can be reduced, the control becomes more robust. The operation of the wave energy converter is improved because less has to be responded to changes already occurred (which leads to a deterioration of energy production), and instead by means of a feedforward control of the wave energy converter is already set to expected changes (which a deterioration of energy production reduced or completely prevented). The conversion efficiency is increased. This applies in particular to multichromatic wave states which place particularly high demands on the control of wave energy converters. Furthermore, there are particularly advantageous options when it comes to protective measures.
Insbesondere für Wellenenergiekonverter, die das hydrodynamische Auftriebsprinzip nutzen, ist eine sehr gute Kenntnis des Strömungsfelds entscheidend, da bei falscher Steuerung/Regelung eine Entkopplung der Anlage von der lokalen Anströmung und damit der Wellenbewegung auftreten kann. In diesem Fall würde die Effizienz der Anlage deutlich sinken. Zudem würde die mechanische Belastung der Anlage deutlich steigen. Im Rahmen der Erfindung wird das durch die Wellen induzierte Strömungsfeld an dem Wellenenergiekonverter berechnet, um eine Reglung der Anlage zu ermöglichen. Especially for wave energy converters, which use the hydrodynamic lift principle, a very good knowledge of the flow field is crucial, since in case of incorrect control / regulation a decoupling of the system from the local flow and thus the wave motion can occur. In this case, the efficiency of the system would decrease significantly. In addition, the mechanical load on the system would increase significantly. In the context of the invention, the flow field induced by the waves is calculated on the wave energy converter in order to enable a control of the system.
Die Erfindung kann gemäß einem anderen Aspekt auch in Bereichen eingesetzt werden, in denen eine Vorhersage der Wellenbewegung Vorteile für den Betrieb bzw. die Sicherheit einer meerestech- nischen Konstruktion bietet. Der Betrieb kann bspw. das Bringen in eine Ruheposition (z.B. Fahnenstellung bei Kopplungskörpern von Wellenenergiekonvertern) umfassen. Weiterhin können Offshore- Operationen effizienter durchgeführt werden (z.B. das Absetzen einer Last von einem bewegten Schiff auf eine Ölplattform oder auf den Meeresgrund; der Mannschaftstransfer von einem Wartungsschiff auf eine Offshore-Windkraftanlage; die dynamische Positionierung eines Schiffes). Insbesondere kann die Erfindung jedoch in Wellenkraftwerken eingesetzt werden, um die Wandlungseffizienz zu erhöhen. In diesem Zusammenhang kann die Erfindung besonders vorteilhaft zur konzertierten Steuerung einer Vielzahl von Kraftwerken (Parks) genutzt werden. Das gilt insbesondere für den Fall, dass die Absorptions- und/oder Abstrahlcharakteristik der einzelnen Kraftwerke bekannt und durch geeignete Modelle beschreibbar ist. According to another aspect, the invention can also be used in areas in which a prediction of the wave motion offers advantages for the operation or safety of a marine construction. The operation may include, for example, bringing into a rest position (e.g., feathering position with coupling bodies of wave energy converters). Furthermore, offshore operations can be carried out more efficiently (e.g., transferring a load from a moving ship to an oil rig or to the seabed, crew transfer from a maintenance ship to an offshore wind turbine, dynamic positioning of a ship). In particular, however, the invention can be used in wave power plants to increase the conversion efficiency. In this context, the invention can be used particularly advantageously for concerted control of a plurality of power plants (parks). This applies in particular to the case where the absorption and / or emission characteristic of the individual power plants is known and can be described by suitable models.
Vorzugsweise wird ein akustischer Doppler-Strömungsprofiler, insbesondere ein H-ADCP, zur Vermessung der einlaufenden Wellenbewegung in räumlicher und zeitlicher Dimension über die unter der Oberfläche auftretenden Strömungsvektoren eingesetzt. Hierdurch kann eine deterministische Rekonstruktion der Oberflächenerhebung erfolgen. Es ist damit möglich, räumliche und zeitliche Aussagen über die Wellenerhebung inklusive sämtlicher Strömungsvektoren unter der Oberfläche zu treffen. Der H-ADCP eignet sich in besonderer Weise für das erfindungsgemäße Verfahren, wenn er eine besonders hohe Abtastfrequenz aufweist. Preferably, an acoustic Doppler flow profiler, in particular an H-ADCP, for measuring the incoming wave motion in spatial and temporal dimension on the below the surface occurring flow vectors used. This allows a deterministic reconstruction of the surface elevation. It is thus possible to make spatial and temporal statements about the wave survey including all flow vectors below the surface. The H-ADCP is particularly suitable for the method according to the invention if it has a particularly high sampling frequency.
Um Bewegungen des Sensors in die Rechnung einbeziehen zu können, können zusätzliche Bewegungsmesseinrichtungen eingesetzt werden. Beispielsweise können Beschleunigungsmesser verwendet werden. Dadurch können verfälschte Geschwindigkeitswerte, die durch eine horizontale translatorische Bewegung des Sensors entstehen, korrigiert werden. Weiterhin können durch entsprechende Bewegungsmesseinrichtungen Werte über eine rotative und vertikale translatorische Bewegung des Sensors ermittelt und für eine genauere rechnerische Rekonstruktion des Wellenerhebungs- und/oder Geschwindigkeitspotentialfelds verwendet werden. Die Verwendung eines H-ADCP ist in besonderer Weise zum Einsatz in einem Offshorepark, beispielsweise einem Wellen- oder Windenergiekonverterpark, geeignet. Hierbei kann ein H-ADCP gemeinsam für eine Vielzahl von entsprechenden Anlagen, beispielsweise Wellenenergiekonverter, vorgesehen sein. Es können auch mehrere H-ADCP vorgesehen sein, deren Messrichtung vorzugsweise nicht parallel oder gleichgerichtet orientiert ist, so dass ein breiterer Winkelbereich abgedeckt werden kann. Hierdurch ist auch die Detektion von mehrdirektionalen Seegangssystemen möglich. Um eine höhere Abtastrate zu simulieren, können die Sensoren auch versetzt angeordnet sein, so dass sie den gleichen Wellenzustand zu unterschiedlichen Phasenlagen vermessen können. Hierdurch kann eine verbesserte Auflösung insbesondere von komplexen Wellenzuständen ermöglicht werden. Die H-ADCP können auch an von der Anlage separaten Strukturen angebracht sein, so dass eine durch die Anlage weitgehend unbeeinflusste Messung ermöglicht wird. In order to be able to include movements of the sensor in the calculation, additional movement measuring devices can be used. For example, accelerometers can be used. As a result, erroneous speed values that result from a horizontal translational movement of the sensor can be corrected. Furthermore, values can be determined via a rotational and vertical translatory movement of the sensor by means of corresponding movement measuring devices and used for a more accurate computational reconstruction of the wave collection and / or velocity potential field. The use of an H-ADCP is particularly suitable for use in an offshore park, for example a wave or wind energy converter park. In this case, an H-ADCP can be provided in common for a large number of corresponding systems, for example wave energy converters. It is also possible to provide a plurality of H-ADCPs, the measuring direction of which is preferably not oriented parallel or rectified, so that a wider angular range can be covered. As a result, the detection of multi-directional sea state systems is possible. In order to simulate a higher sampling rate, the sensors can also be arranged offset, so that they can measure the same wave state at different phase angles. As a result, an improved resolution, in particular of complex wave states, can be made possible. The H-ADCP can also be attached to structures separate from the system, so that a largely uninfluenced by the system measurement is possible.
Vorzugsweise wird die zu jedem Zeitpunkt erfasste Ausprägung des Strömungsvektorfeldes genutzt, um das Wellenerhebungs- und/oder Geschwindigkeitspotentialfelds in zumindest einem erforderlichen Umfang rechnerisch zu rekonstruieren. Ein rekonstruiertes Wellenerhebungs- und/oder Geschwindig- keitspotentialfeld kann dann mit Hilfe eines geeigneten Propagationsverfahrens auf die einzelnen Anlagen propagiert werden. Hierdurch kann für jede einzelne Anlage, beispielsweise jeden Wellenenergiekonverter am Ort eines Wellenenergiekonverterparks, die Ausprägung des Strömungsvektorfelds orts- und zeitaufgelöst bestimmt werden, soweit erforderlich. Insbesondere ist durch eine derartige Propagation der Wellenbewegung aber auch die Ausprägung des zukünftig an den Anlagen ein- laufenden Strömungsfeldes bekannt, so dass die Steuerung/Regelung jeder einzelnen Anlage auf diese Information zurückgreifen und eine optimale Trajektorie inklusive optimaler Pitchverstellung und Generatormomentensteuerung ermitteln kann. Durch eine entsprechende Sensorik kann die Einhal- tung der jeweiligen Steuerziele überwacht und erforderlichenfalls durch eine entsprechende Regelung nachjustiert werden. Preferably, the expression of the flow vector field detected at each time point is used in order to reconstruct the wave collection and / or velocity potential field in at least a required extent by calculation. A reconstructed wave collection and / or velocity potential field can then be propagated to the individual plants with the aid of a suitable propagation process. In this way, for each individual plant, for example each wave energy converter at the location of a wave energy converter park, the expression of the flow vector field can be determined in a spatially and temporally resolved manner, as far as necessary. In particular, the propagation of the flow field entering the systems in the future is known by such propagation of the wave motion, so that the control / regulation of each individual system can access this information and determine an optimal trajectory including optimal pitch adjustment and generator torque control. Through appropriate sensor technology, the maintenance of be monitored and, if necessary, readjusted by a corresponding regulation.
Für die Erfindung eignet sich insbesondere ein solcher H-ADCP, wie er durch die Firma RD Instru- ments vertrieben wird. Ein derartiger H-ADCP arbeitet mit einer Messfrequenz von 300 kHz. Es handelt sich um ein engstrahliges akustisches Überwachungssystem, das horizontal vom jeweiligen Anbringungsort aus misst und hierdurch in der Nähe der Oberfläche des Gewässers (oder in der entsprechenden Tiefe) befindliche Strömungen und multidirektionale Wellen erfasst. Mittels dieses H- ADCP können bis zu 128 individuelle Punkte in einem Horizontalbereich von bis zu 200 m erfasst werden, so dass hieraus die gesamte Wellenstruktur bzw. ein entsprechendes Wellenfeld rekonstruiert werden können. Der bisherige Einsatz derartiger Sensoren beschränkt sich hingegen auf die Überwachung einlaufender Wellen, um Maximalereignisse sicher vorhersagen zu können. Particularly suitable for the invention is such an H-ADCP as marketed by the company RD Instruments. Such an H-ADCP operates with a measurement frequency of 300 kHz. It is a narrow-beam acoustic monitoring system that measures horizontally from where it is located, detecting currents and multidirectional waves near or near the surface of the water body (or the corresponding depth). By means of this H-ADCP up to 128 individual points in a horizontal range of up to 200 m can be detected, so that from this the entire wave structure or a corresponding wave field can be reconstructed. The previous use of such sensors, however, limited to the monitoring of incoming waves to predict maximum events safely.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. eine Ansteuereinheit einer In einem wellenbewegten Gewässer befindlichen Anlage, insbesondere eines Wellenenergiekonverters ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. An arithmetic unit according to the invention, e.g. a drive unit of a system located in a wave-moving body of water, in particular a wave energy converter is, in particular programmatically, adapted to carry out a method according to the invention.
Auch die Implementierung der Erfindung in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten ermöglicht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Auf- gaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD- ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. The implementation of the invention in the form of software is also advantageous, since this allows particularly low costs, in particular if an executing arithmetic unit is still used for further tasks and therefore already exists. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.). Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Figurenbeschreibung The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing. figure description
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Figur 1 zeigt Wellenorbitalbewegungen unter der Oberfläche eines wellig bewegten Gewässers in schematischer Darstellung. Figur 2 zeigt einen Wellenenergiekonverter, der erfindungsgemäß betrieben werden kann, in teilperspektivischer Darstellung. Brief description of the drawings FIG. 1 shows a schematic representation of wave orbital motions under the surface of a wavy moving body of water. Figure 2 shows a wave energy converter, which can be operated according to the invention, in a partially perspective view.
Figur 3 zeigt den Wellenenergiekonverter der Figur 2 in einem Wellenfeld in stärker schematisierter Darstellung. FIG. 3 shows the wave energy converter of FIG. 2 in a wave field in a more schematic representation.
Figur 4 zeigt einen Wellenenergiekonverterpark, der erfindungsgemäß betrieben werden kann, in schematischer Darstellung. Figure 4 shows a wave energy converter park, which can be operated according to the invention, in a schematic representation.
Figur 5 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Ablaufplans. FIG. 5 illustrates a method according to an embodiment of the invention in the form of a schematic flow chart.
Figur 6 veranschaulicht unterschiedliche Anordnungs- und Ausrichtungsmöglichkeiten für Sensoren. Figure 6 illustrates different arrangement and alignment possibilities for sensors.
In den Figuren tragen gleiche oder gleich wirkende Elemente identische Bezugszeichen. Auf eine wiederholte Erläuterung wird verzichtet. In the figures, identical or equivalent elements carry identical reference numerals. A repeated explanation is omitted.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Figur 1 zeigt Wellenorbitalbewegungen unter der Oberfläche eines wellig bewegten Gewässers in schematischer Darstellung. Eine Welle an der Oberfläche des Gewässers ist mit W bezeichnet. An einer Position A liegt ein Wellenberg, an einer Position C ein Wellental vor. Die Welle breitet sich in einer Wellenausbreitungsrichtung 1 1 aus. An den Positionen B und D befinden sich die Übergänge Wellenberg/Wellental bzw. Wellental/Wellenberg. Die mittlere Gewässeroberfläche ist mit 12 bezeichnet. FIG. 1 shows a schematic representation of wave orbital motions under the surface of a wavy moving body of water. A wave on the surface of the water is designated by W. At a position A there is a wave crest, at a position C a wave trough. The wave propagates in a wave propagation direction 1 1. At positions B and D are the transitions Wellenberg / Wellental and Wellental / Wellenberg. The mean water surface is designated 12.
Aufgrund der Wellenbewegung ergeben sich unterhalb der Oberfläche des Gewässers Wellenorbitalbewegungen in Form von Orbitalbahnen 13, die nur teilweise mit Bezugszeichen versehen sind. Unmittelbar unter der Oberfläche des Gewässers weisen diese Orbitalbahnen 13 jeweils Radien r auf, die der Amplitude der Welle W entsprechen. Die Radien verringern sich mit zunehmender Distanz zur Oberfläche des Gewässers. Im Tiefwasser sind die Orbitalbahnen 13 kreisförmig, im Flachwasser zunehmend elliptisch. Die lokale Wasserbewegung ist in der Figur 1 jeweils in Form kurzer, fetter Pfeile dargestellt, die den jeweiligen Bewegungsvektoren v entsprechen. Unter einem Wellenberg an Position A bewegt sich die Gesamtheit der Wasserteilchen dabei in Richtung der Wellenausbreitungsrichtung 1 1 . Unter einem Wellental an Position C bewegt sich die Gesamtheit der Wasserteilchen der Wellenausbreitungsrich- tung 1 1 entgegen. Beim Übergang von einem Wellenberg (Position A) zu einem Wellental (Position C), und zwar in Wellenausbreitungsrichtung fortschreitend, kommt es an Position B zu einer Situation, in der sich die Gesamtheit der Wasserteilchen senkrecht nach oben bewegt. Umgekehrt bewegt sich beim Übergang von einem Wellental (Position C) zu einem Wellenberg (Position A), wiederum in Wellenausbreitungsrichtung 1 1 fortschreitend, die Gesamtheit der Wasserteilchen senkrecht nach unten. Insgesamt ergibt sich an einer festen Position eine kontinuierliche Änderung der Anströmrichtung, deren Rotationsgeschwindigkeit der Wellenfrequenz entspricht. Bei multichromatischen Wellen besteht eine zeitliche Variabilität. Due to the wave motion below the surface of the water wave orbital movements result in the form of orbital paths 13, which are only partially provided with reference numerals. Immediately below the surface of the water body, these orbital paths 13 each have radii r, which correspond to the amplitude of the wave W. The radii decrease with increasing distance to the surface of the water. In deep water, the orbital trajectories 13 are circular, in the shallow water increasingly elliptical. The local water movement is shown in FIG. 1 in each case in the form of short, bold arrows which correspond to the respective motion vectors v. Under a wave crest at position A, the entirety of the water particles moves in the direction of the wave propagation direction 1 1. Under a wave trough at position C, the entirety of the water particles moves towards the wave propagation direction 1 1. In the transition from a wave crest (position A) to a wave trough (position C) progressing in the wave propagation direction, at position B there is a situation in which the entirety of the water particles move vertically upward. Conversely, in the transition from a wave trough (position C) to a wave crest (position A), again progressing in wave propagation direction 1 1, the entirety of the water particles moves vertically downwards. Overall, results in a fixed position, a continuous change in the direction of flow, whose rotational speed corresponds to the shaft frequency. In multichromatic waves there is a temporal variability.
Die vorliegende Erfindung umfasst insbesondere die Prognose einer Wellenbeaufschlagung einer in einem wellenbewegten Gewässer befindlichen Anlage, beispielsweise eines Wellenenergiekonver- ters, durch eine besonders einfache und erprobte Erfassung von Strömungsmerkmalen eines Wasserkörpers. Auf Grundlage der erfassten Strömungsmerkmale wird ein Wellenfeld in dem Wasserkörper rechnerisch rekonstruiert und propagiert. In Figur 2 ist ein Wellenenergiekonverter gezeigt, der sich die gezeigte Wellenorbitalbewegung zuIn particular, the present invention comprises the prediction of a wave loading of a system located in a wave-moved body of water, for example a wave energy converter, by a particularly simple and proven detection of flow characteristics of a water body. On the basis of the detected flow characteristics, a wave field in the water body is mathematically reconstructed and propagated. In Figure 2, a wave energy converter is shown, which is the wave orbital motion shown
Nutze machen kann. Der Wellenenergiekonverter ist insgesamt mit 1 bezeichnet. Er weist einen Rotor 2, 3, 4 mit einer Rotorbasis 2 auf, an der über Rotor- bzw. Hebelarme 4 längliche Auftriebsprofile 3 angebracht sind. Die Auftriebsprofile 3 sind mit einem Ende mit den Hebelarmen 4 verbunden und beispielsweise über Versteileinrichtungen 5 in einem Winkel (sogenannter Pitchwinkel) um ihre Längsachse drehbar. Den Versteileinrichtungen 5 können Positionsgeber 6 zugeordnet sein. Dem Wellenenergiekonverter 1 kann eine Bewegungsmesseinrichtung 9 zugeordnet sein, die dazu eingerichtet ist, eine Bewegung des Wellenenergiekonverters 1 im Wasserkörper zu messen. Die Bewegungsmesseinrichtung 9 kann einen Beschleunigungssensor umfassen. Die Auftriebsprofile 3 sind, bezogen auf die Achse des Rotors 2, 3, 4, in einem Winkel von 180° versetzt zueinander angeordnet. Vorzugsweise sind die Auftriebsprofile 3 in der Nähe ihres Druckpunktes mit den Hebelarmen 4 verbunden, um im Betrieb auftretende Rotationsmomente auf die Auftriebsprofile 3 und damit die Anforderungen an die Halterung und/oder die Versteileinrichtungen zu reduzieren. Der radiale Abstand zwischen einem Aufhängungspunkt eines Auftriebsprofils 3 und der Rotor- achse beträgt beispielsweise 1 m bis 50 m, vorzugsweise 2 m bis 40 m und besonders bevorzugt 6 m bis 30 m. Die Sehnenlänge der Auftriebsprofile 3 beträgt beispielsweise 1 m bis 8 m. Die größte Längserstreckung kann beispielsweise 6 m oder mehr betragen. Der Wellenenergiekonverter 1 weist einen integrierten Generator auf. Hierbei ist die Rotorbasis 2 drehbar in einem Generatorgehäuse 7 gelagert. Die Rotorbasis 2 bildet den Läufer des Generators, das Generatorgehäuse 7 dessen Stator. Die erforderlichen elektrischen Einrichtungen wie Spulen und Leitungen sind nicht dargestellt. Auf diese Weise kann eine durch die Wellenorbitalbewegung induzierte Rotationsbewegung der Rotorbasis 2 mit den hieran über die Hebelarme 4 angebrachten Auftriebsprofilen 3 direkt in elektrische Energie umgesetzt werden. Wenngleich in der Figur 2 ein Wellenenergiekonverter 1 gezeigt ist, bei dem die Auftriebsprofile 3 über ihre Hebelarme 4 nur an einer Seite einer Rotorbasis 2 angebracht sind, kann die Erfindung, wie erwähnt, auch bei Wellenenergiekonver- tern 1 zum Einsatz kommen, bei denen an beiden Seiten der Rotorbasis 2 Hebelarme 4 bzw. Auftriebsprofile 3 befestigt sind. Ein Einsatz bei sogenannten Käfigläufern ist ebenfalls möglich. Auch müssen die Rotorarme 4 nicht notwendigerweise in der dargestellten Weise ausgebildet sein. Beispielsweise können die Auftriebsprofile 3 auch über ein scheibenförmiges Element mit der Rotorbasis 2 verbunden sein. Use can. The wave energy converter is designated overall by 1. It has a rotor 2, 3, 4 with a rotor base 2, on which over rotor or lever arms 4 elongated lift profiles 3 are mounted. The lift profiles 3 are connected at one end to the lever arms 4 and, for example, via adjusting devices 5 at an angle (so-called pitch angle) about its longitudinal axis rotatable. The adjusting devices 5 can be assigned 6 position encoder. The wave energy converter 1 may be associated with a motion measuring device 9 which is adapted to measure a movement of the wave energy converter 1 in the water body. The movement measuring device 9 may include an acceleration sensor. The buoyancy profiles 3 are, relative to the axis of the rotor 2, 3, 4, offset from one another at an angle of 180 °. The buoyancy profiles 3 are preferably connected to the lever arms 4 in the vicinity of their pressure point, in order to reduce rotational torques occurring during operation to the buoyancy profiles 3 and thus to reduce the requirements for the holder and / or the adjusting devices. The radial distance between a suspension point of a lift profile 3 and the rotor axis is, for example, 1 m to 50 m, preferably 2 m to 40 m and particularly preferably 6 m to 30 m. The chord length of the lift profiles 3 is for example 1 m to 8 m. The maximum longitudinal extent may be, for example, 6 m or more. The wave energy converter 1 has an integrated generator. Here, the rotor base 2 is rotatably mounted in a generator housing 7. The rotor base 2 forms the rotor of the generator, the generator housing 7 whose stator. The required electrical equipment such as coils and cables are not shown. In this way, a rotational movement of the rotor base 2 induced by the wave orbital motion can be directly converted into electrical energy with the lift profiles 3 attached thereto via the lever arms 4. Although a wave energy converter 1 is shown in FIG. 2, in which the lift profiles 3 are attached via their lever arms 4 to only one side of a rotor base 2, the invention can, as mentioned, also be used with wave energy converters 1 in which Both sides of the rotor base 2 lever arms 4 and 3 Auftriebsprofile are attached. A use in so-called squirrel cage runners is also possible. Also, the rotor arms 4 need not necessarily be formed as shown. For example, the lift profiles 3 can also be connected to the rotor base 2 via a disk-shaped element.
An dem Wellenenergiekonverter 1 befestigt oder entfernt hierzu angebracht ist ein akustischer Dopp- ler-Strömungsprofiler 8 vorgesehen, der in der Figur 2 stark schematisiert dargestellt ist. Der akustische Doppler-Strömungsprofiler 8 ist in einer Messrichtung orientiert, die einer Anströmrichtung des Wellenenergiekonverters 1 entspricht. Er ist beispielsweise als H-ADCP ausgebildet. Attached to the wave energy converter 1 or removed therefrom, there is provided an acoustic double flow profiler 8, which is shown in a highly schematized manner in FIG. The acoustic Doppler flow profiler 8 is oriented in a measuring direction which corresponds to a direction of flow of the wave energy converter 1. He is trained, for example, as H-ADCP.
In Figur 3 ist der Wellenenergiekonverter 1 der Figur 2 nochmals in Draufsicht auf die Rotorbasis 2 gezeigt. Auf die Darstellung des Doppler-Strömungsprofilers 8 wurde verzichtet. Eine Steuereinheit ist schematisch dargestellt und mit 200 bezeichnet. Der Rotor 2, 3, 4 sei unterhalb der Wasseroberfläche eines wellig bewegten Gewässers, beispielsweise eines Ozeans, angeordnet. Hierbei sollen beispielsweise Tiefwasserbedingungen vorliegen, bei denen die Orbitalbahnen 23 (vgl. Figur 1 ) der Wasserteilchen weitgehend kreisförmig verlaufen. Eine Rotationsachse des Rotors (senkrecht zur Zeichenebene) sei weitgehend horizontal und weitgehend senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 21 der Wellen 20 des wellig bewegten Gewässers orientiert. FIG. 3 again shows the wave energy converter 1 of FIG. 2 in plan view of the rotor base 2. The illustration of the Doppler flow profiler 8 has been omitted. A control unit is shown schematically and designated 200. The rotor 2, 3, 4 is below the water surface of a wavy moving body of water, such as an ocean, arranged. In this case, for example, deep-water conditions are to be present in which the orbital trajectories 23 (cf., FIG. 1) of the water particles are largely circular. A rotational axis of the rotor (perpendicular to the plane of the drawing) is oriented largely horizontally and largely perpendicular to the direction of propagation 21 of the waves 20 of the wavy moving body of water.
Der Wellenenergiekonverter 1 wird von der Orbitalströmung mit einer AnStrömungsgeschwindigkeit angeströmt. Dabei handelt es sich bei der Anströmung um die Orbitalströmung von Meereswellen (siehe Figur 1 ), deren Richtung sich kontinuierlich mit einer Winkelgeschwindigkeit Ω ändert. Bei sogenannten monochromatischen Wellen ändert sich die Anströmungsrichtung dabei mit der Winkelge- schwindigkeit Ω = 2 π f = const., wobei f die Frequenz der monochromatischen Welle darstellt. In multichromatischen Wellen unterliegt Ω einer zeitlichen Änderung, Ω = f(t), da die Frequenz f eine Funktion der Zeit ist, f = f(t). Die Figur 3 zeigt damit eine Momentaufnahme. Das erfindungsgemäße Verfah- ren umfasst im Fall multichromatischer Wellen entsprechende (lokale) Anpassungen. Die Erfindung ist insbesondere zur Prognose entsprechender multichromatischen Wellen bzw. der entsprechenden Wellenbeaufschlagung vorteilhaft. Im dargestellten Fall ist die Drehung der Orbitalströmung entgegen dem Uhrzeigersinn orientiert, die dazugehörige Welle breitet sich also von rechts nach links aus. Es ist vorgesehen, dass der Rotor 2, 3, 4 synchron zur Orbitalströmung der Wellenbewegung mit einer Winkelgeschwindigkeit ω rotiert, wobei der Begriff der Synchronizität bei multichromatischen Wellen im zeitlichen Mittel zu verstehen ist. The wave energy converter 1 is impinged by the orbital flow with an onflow velocity. The flow is the orbital flow of sea waves (see FIG. 1) whose direction changes continuously with an angular velocity Ω. In so-called monochromatic waves, the direction of flow changes with the angular velocity Ω = 2 π f = const., Where f represents the frequency of the monochromatic wave. In multichromatic waves, Ω undergoes a temporal change, Ω = f (t), since the frequency f is a function of time, f = f (t). FIG. 3 thus shows a snapshot. The method according to the invention In the case of multichromatic waves, this includes corresponding (local) adaptations. The invention is particularly advantageous for the prognosis of corresponding multichromatic waves or the corresponding wave application. In the case shown, the rotation of the orbital flow is oriented in the counterclockwise direction, ie the associated wave propagates from right to left. It is envisaged that the rotor 2, 3, 4 rotates in synchronism with the orbital flow of the wave motion with an angular velocity ω, wherein the term of synchronicity in multichromatic waves is to be understood in the time average.
Durch die Einwirkung der Strömung mit der AnStrömungsgeschwindigkeit ~ auf die Auftriebsprofile 3 werden jeweils ein Auftrieb (angegeben jeweils durch den Kraftvektor F) und dadurch ein auf den Rotor 2, 3, 4 wirkendes erstes Drehmoment erzeugt. Zur Einstellung der Synchronizität kann auf den Rotor 2, 3, 4 ein vorzugsweise veränderbares zweites Drehmoment in Form eines Widerstands, also eines Bremsmoments, oder eines Beschleunigungsmoments aufgebracht werden. Mittel zur Erzeugung des zweiten Drehmoments können dabei zwischen der Rotorbasis 2 und dem Generatorgehäuse 7 angeordnet sein. By the action of the flow with the AnStrömungsgeschwindigkeit ~ on the buoyancy profiles 3 are each a buoyancy (indicated in each case by the force vector F) and thereby generates a force acting on the rotor 2, 3, 4 first torque. To set the synchronicity can be applied to the rotor 2, 3, 4, a preferably variable second torque in the form of a resistor, so a braking torque, or an acceleration torque. Means for generating the second torque can be arranged between the rotor base 2 and the generator housing 7.
Zwischen der Rotororientierung, die durch eine untere gestrichelte Linie veranschaulicht ist, und die durch die Rotorachse und die Mitte der beiden Versteileinrichtungen 5 verläuft, und der Richtung der Orbitalströmung, die die durch eine obere gestrichelte Linie veranschaulicht ist, und die durch einen der Geschwindigkeitspfeile verläuft, besteht ein Phasenwinkel bzw. -versatz Δ, dessen Betrag als Parameterwert durch eine geeignete Einstellung des ersten und/oder des zweiten Drehmoments be- einflusst werden kann. In Figur 4 ist ein Wellenenergiekonverterpark dargestellt, der erfindungsgemäß betrieben werden kann. Der Wellenenergiekonverterpark ist insgesamt mit 10 bezeichnet und umfasst im dargestellten Beispiel 15 Wellenenergiekonverter 1 , die nur teilweise mit Bezugszeichen versehen sind. Die Darstellung entspricht einer Draufsicht, die Wasseroberfläche liegt daher in der Figur 4 in der Zeichenebene. Die Wellenenergiekonverter 1 sind gegenüber der Figur 2 und 3 stark vereinfacht dargestellt. Stützstrukturen (Mooring) und dergleichen sind nicht dargestellt. In der Figur 4 sind insgesamt zwei akustische Doppler-Strömungsprofiler 8 stark vergrößert dargestellt, die in unterschiedlichen Richtungen unterhalb eines Gewässeroberfläche messen. Die Abtastrichtung der Doppler-Strömungsprofiler 8 ist unterschiedlich orientiert, so dass ein besonders großer Bereich um den Wellenenergiekonverterpark 10 abgetastet werden kann. Die entsprechenden fächerförmigen Abtastbereiche sind jeweils mit 80 bezeichnet. Durch die akustischen Doppler-Strömungsprofiler 8 können beispielsweise Bereiche 80 von jeweils 150° unter der Oberfläche abgetastet werden. Die akustischen Doppler-Strömungsprofiler 8 sind im Wesentlichen horizontal unter der Wasseroberfläche ausgerichtet. Jeder der Bereiche 80 stellt eine Messfläche mit mehreren unterschiedlichen Messorten dar, wobei die Messfläche im Wesentlichen parallel zu einem Ruhewasserspiegel des Gewässers orientiert ist. Die beiden Doppler- Strömungsprofiler 8 und damit die beiden Bereiche 80 können in derselben tiefe oder in unterschiedli- chen Tiefen liegen. Wenngleich in der Figur 4 zwei Doppler-Strömungsprofiler 8 dargestellt sind, können auch Ausführungsformen vorteilhaft sein, die lediglich einen, mehrere gleich orientierte und ggf. hintereinander angeordnete und/oder eine Vielzahl von Doppler-Strömungsprofilern 8 umfassen. Between the rotor orientation, which is illustrated by a lower dashed line and which passes through the rotor axis and the center of the two adjusting devices 5, and the direction of the orbital flow, which is illustrated by an upper dashed line, and passing through one of the velocity arrows , there is a phase angle or offset Δ whose magnitude can be influenced as a parameter value by a suitable adjustment of the first and / or second torque. FIG. 4 shows a wave energy converter park which can be operated according to the invention. The wave energy converter park is denoted overall by 10 and, in the illustrated example, comprises 15 wave energy converters 1, which are only partially provided with reference symbols. The representation corresponds to a plan view, the water surface is therefore in the drawing plane in Figure 4. The wave energy converter 1 are shown greatly simplified compared to the figure 2 and 3. Support structures (mooring) and the like are not shown. In FIG. 4, a total of two acoustic Doppler flow profiles 8 are shown greatly enlarged, measuring in different directions below a water surface. The scanning direction of the Doppler flow profile 8 is oriented differently, so that a particularly large area around the wave energy converter park 10 can be scanned. The corresponding fan-shaped scanning regions are each designated 80. For example, areas 80 of 150 ° below the surface can be scanned by the acoustic Doppler flow profile 8. The acoustic Doppler flow profiler 8 are aligned substantially horizontally below the water surface. Each of the areas 80 represents a measuring area with a plurality of different measuring locations, wherein the measuring area is oriented substantially parallel to a water level of the water body. The two Doppler flow profiles 8 and thus the two regions 80 can lie in the same depths or at different depths. Although two Doppler flow profiles 8 are shown in FIG. 4, embodiments which comprise only one, a plurality of identically oriented and, if appropriate, one behind the other and / or a multiplicity of Doppler flow profilers 8 may also be advantageous.
In Figur 5 ist ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Ablaufplans dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Das erfindungsgemäße Verfahren 100 umfasst in einem ersten Schritt 101 die Erfassung von Sensordaten als Messdaten. Die Sensordaten werden dabei mittels eines oder mehrerer Sensoren, wie z.B. der in Figur 4 dargestellten Doppler- Strömungsprofiler 8, an mehreren Messorten 81 , die auf einer im Wesentlichen parallel zu einem Ruhewasserspiegel 70 des Gewässers orientierten Messfläche 80 liegen, ermittelt (vgl. Fig. 6a). Vor- zugsweise werden jeweils mehrere Messorte 81 , 82 auf mehreren Messflächen 80, 80' vermessen. Mittels der beispielhaft genannten Doppler-Strömungsprofiler 8 wird an jedem Messort 81 , 82 eine Richtungskomponente eines Geschwindigkeitsvektorfeldes des Gewässers ermittelt. Die Messflächen 80, 80' schließen mit dem Ruhewasserspiegel 70 einen Winkel α von höchstens 10°, vorzugsweise höchstens 6°, ein. FIG. 5 illustrates a method according to an embodiment of the invention in the form of a schematic flow chart and denotes 100 as a whole. In a first step 101, the method 100 according to the invention comprises the acquisition of sensor data as measured data. The sensor data are in this case by means of one or more sensors, such. The Doppler flow profiler 8 shown in FIG. 4, at a plurality of measuring locations 81, which lie on a measuring surface 80 oriented substantially parallel to a water level 70 of the water body, is determined (see FIG. 6a). Preferably, a plurality of measuring locations 81, 82 are measured on a plurality of measuring surfaces 80, 80 '. By means of the exemplified Doppler flow profile 8, a directional component of a velocity vector field of the water body is determined at each measuring location 81, 82. The measuring surfaces 80, 80 'close with the still water mirror 70 an angle α of at most 10 °, preferably at most 6 °.
Der oder die Sensoren werden mit ihrer Messrichtung vorzugsweise entgegen der Hauptwellenausbe- reitungsrichtung ("Strömungsrichtung") ausgerichtet. Bei Einsatz mehrerer Sensoren können, insbesondere zur Abdeckung unterschiedlicher Hauptwellenausbereitungsrichtung, unterschiedliche Messrichtungen gewählt werden. In Fig. 6b sind dabei zwei gitterformige Ausrichtungen illustriert, wobei bei einem parallelen Gitter nur eine Reihe 83, 84 von Sensoren 8 mit jeweils paralleler Messrichtung (durch Pfeile am Rechteck illustriert) und bei einem Kreuzgitter zwei senkrechte Reihen 83, 84 von Sensoren 8 mit jeweils paralleler Messrichtung vorhanden sind. In Fig. 6c sind eine sternförmige Ausrichtung (alle Sensoren 8) und eine fächerförmige Ausrichtung (beliebiger Sektor des Sterns) dargestellt. The sensor or sensors are preferably aligned with their measuring direction counter to the main shaft preparation direction ("flow direction"). When using a plurality of sensors, in particular for covering different main shaft preparation direction, different measuring directions can be selected. In FIG. 6b, two lattice-like orientations are illustrated, with only one row 83, 84 of sensors 8 each having a parallel measuring direction (illustrated by arrows on the rectangle) in a parallel lattice and two vertical rows 83, 84 of sensors 8 in the case of a lattice grid each parallel direction of measurement are present. In Fig. 6c, a star-shaped orientation (all sensors 8) and a fan-shaped orientation (any sector of the star) are shown.
Es sei bemerkt, dass alternativ oder zusätzlich zu den Doppler-Strömungsprofilern auch Drucksensoren 8' (z.B. in einer flachen oder räumlichen Matrix-Anordnung, in Fig. 6d in Draufsicht dargestellt) zur Ermittlung mehrerer Druckwerte ("Druckfeld") als Messdaten in einer oder in mehreren Ebenen des Fluides, oder Wellenhöhesensoren, wie z.B. Bojen, Lidar- und/oder Radar-Sensoren, zur Ermittlung mehrerer Wellenhöhewerte als Messdaten eines ("Wellenhöhefeldes") des Gewässers eingesetzt werden können. Wie mit 1 10 veranschaulicht, können zu diesem Zeitpunkt auch Informationen einer Bewegung des Sensors in dem Gewässer, die beispielsweise mittels einer Bewegungsmesseinrichtung 9 erfasst werden, ausgewertet werden und in die folgende Berechnung eingehen. It should be noted that as an alternative or in addition to the Doppler flow profilers, pressure sensors 8 '(eg in a flat or spatial matrix arrangement, shown in plan view in FIG. 6d) for determining a plurality of pressure values ("pressure field") as measurement data in one or more in multiple levels of the fluid, or wave height sensors, such as buoys, lidar and / or radar sensors, can be used to determine several wave height values as measured data of a ("wave height field") of the water. As illustrated by 1 10, at this time, information of a movement of the sensor in the water, which are detected for example by means of a movement measuring device 9, can be evaluated and included in the following calculation.
In einem Schritt 102 wird auf Grundlage der erfassten Sensordaten ein Wellenerhebungs- und/oder Geschwindigkeitspotentialfeld beispielweise gemäß des folgenden Verfahrens rekonstruiert. In a step 102, based on the acquired sensor data, a wave-raising and / or speed-potential field is reconstructed, for example, according to the following method.
Zunächst werden die Messdaten in ein Geschwindigkeitspotential φ auf der Sensortiefe an den Messpunkten transformiert. Handelt es sich bei den Messdaten um Richtungskomponente eines Geschwindigkeitsvektorfeldes (z.B. Partikelgeschwindigkeiten ux ), dann umfasst die Transformation eine Integration nach δφ = uxdx . First, the measured data are transformed into a speed potential φ at the sensor depth at the measuring points. If the measured data are directional components of a velocity vector field (eg particle velocities u x ), then the transformation comprises an integration according to δφ = u x dx.
Anschließend wird das so erhaltene Geschwindigkeitspotential auf die Höhe des Ruhewasserspiegels 70 transformiert, wie beispielweise beschrieben in "Potential Theory in Gravity and Magnetic Applications", Richard J. Blakoly, Cambridge University Press. Subsequently, the speed potential obtained in this way is transformed to the level of the at-rest water level 70, as described, for example, in "Potential Theory in Gravity and Magnetic Applications", Richard J. Blakoly, Cambridge University Press.
Danach wird ein Wellenfeld (Wellenerhebung η ) aus der zeitlichen Ableitung des Geschwindigkeitspotentialfelds auf Basis einer linearen oder nichtlinearen Wellentheorie berechnet. Im Falle einer linearen Wellentheorie gilt beispielsweise— grj =
Figure imgf000014_0001
Thereafter, a wave field (wave elevation η) is calculated from the time derivative of the velocity potential field on the basis of a linear or non-linear wave theory. For example, in the case of a linear wave theory, grj =
Figure imgf000014_0001
Aus dem rekonstruierten Wellenfeld wird in einem Schritt 103 durch rechnerische Propagation mit Hilfe eines geeigneten Wellenmodells (z.B. Higher Order Spectral Method) die spätere Wellenbeaufschlagung der Anlage ermittelt. From the reconstructed wave field, the subsequent wave loading of the installation is determined in a step 103 by computational propagation with the aid of a suitable wave model (for example Higher Order Spectral Method).
Auf dieser Grundlage können, wie mit 120 veranschaulicht, entsprechende Signale für die Steuerung und Regelung der Anlage ausgegeben werden. On this basis, as illustrated at 120, corresponding signals for the control and regulation of the plant can be output.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Bestimmung eines Wellenerhebungs- und/oder Geschwindigkeitspotentialfelds in einem wellenbewegten Gewässer, wobei Messdaten an wenigstens zwei Messorten (81 , 82), die sich auf einer im Wesentlichen parallel zu einem Ruhewasserspiegel (70) des Gewässers orientierten Messfläche (80, 80') befinden, ermittelt werden, und aus den Messdaten das Wellenerhebungs- und/oder Geschwindigkeitspotentialfeld bestimmt wird. 1. A method for determining a wave elevation and / or velocity potential field in a wave-moved body of water, wherein measurement data at at least two measurement locations (81, 82), which are located on a substantially parallel to a water table (70) of the water oriented measuring surface (80, 80 ') are determined, and from the measured data, the wave collection and / or speed potential field is determined.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Messdaten an wenigstens vier Messorten (81 , 82) ermittelt werden, wobei sich wenigstens zwei erste (81 ) der wenigstens vier Messorte auf einer ersten im Wesentlichen parallel zum Ruhewasserspiegel (70) des Gewässers orientierten Messfläche (80) befinden und wobei sich wenigstens zwei zweite (82) der wenigstens vier Messorte auf einer zweiten, von der ersten verschiedenen, im Wesentlichen parallel zum Ruhewasserspiegel des Gewässers (70) orientierten Messfläche (80') befinden. 2. The method according to claim 1, wherein the measurement data are determined at at least four measurement locations (81, 82), wherein at least two first (81) of the at least four measurement locations are based on a first measurement area oriented substantially parallel to the water table (70). 80) and wherein at least two second (82) of the at least four measuring locations are located on a second measuring surface (80 ') oriented substantially parallel to the water level of the water body (70) and different from the first one.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die im Wesentlichen parallel zum Ruhewasserspie- gel des Gewässers orientierte Messfläche (80, 80') mit dem Ruhewasserspiegel (70) einen Winkel von höchstens 10°, vorzugsweise höchstens 6°, einschließt. 3. The method of claim 1 or 2, wherein the substantially parallel to Ruhewasser mirrors gel of the water oriented measuring surface (80, 80 ') with the still water level (70) forms an angle of at most 10 °, preferably at most 6 °.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Messdaten wenigstens eine Richtungskomponente eines Geschwindigkeitsvektorfeldes des Gewässers umfassen. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the measured data comprise at least one directional component of a velocity vector field of the water body.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Messdaten wenigstens einen Druckwert des Gewässers umfassen. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the measured data comprise at least one pressure value of the water body.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Messdaten wenigstens eine Wellenhöhe des Gewässers umfassen. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the measured data comprise at least one wave height of the water.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen des Wellenerhebungs- und/oder Geschwindigkeitspotentialfelds aus den Messdaten das Berechnen einer zeitlichen Entwicklung eines Ausgangs-Seegangszustands in einem vorgegebenen Zeitfenster, insbesondere an einem von den Messorten (81 , 82) unterschiedlichen Ort, umfasst. 7. The method of claim 1, wherein determining the wave-elevation and / or velocity potential field from the measurement data comprises calculating a temporal evolution of an output sea state in a predefined time window, in particular at a location different from the measurement locations (81, 82). includes.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Bewegung des wenigstens einen Sensors (8, 8') in dem Gewässer erfasst und bei dem Bestimmen des Wellenerhebungsund/oder Geschwindigkeitspotentialfelds berücksichtigt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein a movement of the at least one sensor (8, 8 ') detected in the water and is taken into account in determining the wave collection and / or speed potential field.
9. Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen. 9. arithmetic unit which is adapted to perform a method according to any one of the preceding claims.
10. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die eine Recheneinheit veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn sie auf der Recheneinheit, insbeson- dere nach Anspruch 9, ausgeführt werden. 10. Computer program with program code means which cause a computer unit to perform a method according to one of claims 1 to 8, when they are executed on the arithmetic unit, in particular according to claim 9.
1 1. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 10. 1 1. A machine-readable storage medium with a computer program stored thereon according to claim 10.
12. Anlage, insbesondere Wellenenergiekonverter (1 ), mit einer Recheneinheit nach Anspruch 9, wobei die Recheneinheit weiterhin dazu eingerichtet ist, die Anlage (1 ) in Abhängigkeit von dem bestimmten Wellenerhebungs- und/oder Geschwindigkeitspotentialfeld zu steuern. 12. system, in particular wave energy converter (1), with a computing unit according to claim 9, wherein the arithmetic unit is further adapted to control the system (1) in dependence on the particular wave collection and / or speed potential field.
13. Anlage nach Anspruch 12, die wenigstens einen Doppler-Strömungsprofiler (8), wenigstens einen Drucksensor (8'), wenigstens einen Wellenhohensensor, wenigstens einen Lidar-Sensor und/oder wenigstens einen Radar-Sensor zur Ermittlung der Messdaten aufweist. 13. Plant according to claim 12, comprising at least one Doppler flow profiler (8), at least one pressure sensor (8 '), at least one wave height sensor, at least one lidar sensor and / or at least one radar sensor for determining the measured data.
14. Anlage nach Anspruch 12, die wenigstens zwei unterschiedlich ausgerichtete Doppler- Strömungsprofiler (8) zur Ermittlung der Messdaten aufweist. 14. Plant according to claim 12, which has at least two differently oriented Doppler flow profiles (8) for determining the measured data.
PCT/EP2014/050890 2013-02-08 2014-01-17 Method for determining a wave increasing and/or speed potential field in a body of water moved by waves WO2014121997A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110823192A (en) * 2019-11-13 2020-02-21 浙江舟山励博海洋科技有限公司 Method for measuring ocean surface turbulence

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013216339A1 (en) 2013-08-19 2015-02-19 Robert Bosch Gmbh Control of the rotational speed of a rotating wave energy plant as a function of the flow velocity

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100150716A1 (en) 2006-07-10 2010-06-17 Siegel Stefan Guenther Cyclical wave energy converter
US7768874B2 (en) 2004-03-15 2010-08-03 Teledyne Rd Instruments, Inc. System and method of horizontal wave measurement
EP2535557A2 (en) * 2011-06-17 2012-12-19 Robert Bosch GmbH Method for operating a wave energy converter and wave energy converter
DE102011105177A1 (en) 2011-06-17 2012-12-20 Robert Bosch Gmbh Method for operating a wave energy converter and wave energy converter
EP2604849A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-19 Robert Bosch GmbH Method for operating a machine in a body of water moved by waves

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7768874B2 (en) 2004-03-15 2010-08-03 Teledyne Rd Instruments, Inc. System and method of horizontal wave measurement
US20100150716A1 (en) 2006-07-10 2010-06-17 Siegel Stefan Guenther Cyclical wave energy converter
EP2535557A2 (en) * 2011-06-17 2012-12-19 Robert Bosch GmbH Method for operating a wave energy converter and wave energy converter
DE102011105177A1 (en) 2011-06-17 2012-12-20 Robert Bosch Gmbh Method for operating a wave energy converter and wave energy converter
EP2604849A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-19 Robert Bosch GmbH Method for operating a machine in a body of water moved by waves

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CYSEWSKI, M.C.: "Geesthacht: Helmholtz-Zentrum Geesthacht", 2011, ZENTRUM FÜR MATERIAL- UND KÜSTENFORSCHUNG GMBH, article "Charakterisierung von Strukturen im Strömungsfeld gemessen mit einem Acoustic Doppler Current Profiler"
DUCROZET, G.; BONNEFOY, F.; LE TOUZE, D; FERRANT, P.: "3-D HOS simulations of extreme waves in open seas", NAT. HAZARDS EARTH SYST. SCI., vol. 7, 2007, pages 109 - 122
G. BOYLE: "Renewable Energy", 2004, OXFORD UNIVERSITY PRESS
RICHARD J. BLAKELY: "Potential Theory in Gravity and Magnetic Applications", CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110823192A (en) * 2019-11-13 2020-02-21 浙江舟山励博海洋科技有限公司 Method for measuring ocean surface turbulence
CN110823192B (en) * 2019-11-13 2024-05-03 浙江舟山励博海洋科技有限公司 Method for measuring ocean surface turbulence

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