Masterarbeit: Ableitung eines offshore Windfelds aus flächigen Windmessdaten zweier Scanning Lidar
Aufgabenbeschreibung:
Im Rahmen des vom BMWK geförderten Forschungsprojekts „Entwicklung eines Lidar- und KI-gestützten Verfahrens zur großräumigen Vermessung des Windfeldes innerhalb und außerhalb von Offshore-Windparks“ (Window) wird ein Lidar- und KI‑gestütztes Verfahren zur großräumigen Vermessung von Windfeldern entwickelt. Eine Messkampagne mit mehreren Scanning-Lidar (Dual Doppler) in einem operierenden Offshore-Windpark von EnBW liefert die Messdaten, die als Grundlage für die vorgeschlagene Masterarbeit dienen. Es ist geplant, aus Messdaten von flächigen Plan Position Indicator (PPI) Scans ein 2D Windfeld abzuleiten.
Der mit scannenden Lidar durchgeführte PPI-Scan misst radiale Windgeschwindigkeiten in einem vorher definierten Bereich. Durch die Überlappung der PPI-Scans von zwei Scannern können so in einem Gitter zwei Komponenten des Windfeldes bestimmt und die horizontale Windgeschwindigkeit und Windrichtung abgeleitet werden. Die Messung wurde mit einer Reichweite von bis zu 8 km durchgeführt.
Das Ziel der vorgeschlagenen Masterarbeit ist, aus den bereits vorhandenen Messdaten der Offshore-Messkampagne in der Deutschen Bucht ein zweidimensionales Windfeld zu erstellen. Dabei stehen folgende Aspekte im Fokus:
Implementierung von Auswerteroutinen in Python zur Analyse der PPI-Messdaten
Auswertung der Ergebnisse hinsichtlich der Unsicherheit der radialen Windgeschwindigkeitsmessungen und der Fortpflanzung dieser Unsicherheiten in die abgeleiteten Größen horizontale Windgeschwindigkeit und Windrichtung
Erarbeitung von Vorschlägen zur Verwendung der verschiedenen Scan-Modi für Lidar und KI‑gestützte Verfahren zur großräumigen Vermessung des Windfeldes
Arbeitsschritte:
Literaturrecherche zu Lidar und bestehenden Auswertungsalgorithmen
Erarbeitung eines theoretischen Kapitels zur Einordnung der eigenen Arbeit in den wissenschaftlichen Diskurs
Erarbeitung eines Konzepts zur Implementierung eines Skripts zur Auswertung von PPI-Scans
Statistische Auswertung, Vergleich der Messdaten mit Referenzmessungen aus dem Windpark
Visualisierung und Diskussion der Ergebnisse sowie Zusammenfassung und Bewertung
Voraussetzungen:
Studium der Natur- oder Ingenieurwissenschaften
Interesse an Datenanalyse und erste Programmierkenntnisse, idealerweise in Python
Interesse an erneuerbaren Energien
Gute Deutsch- oder Englischkenntnisse
Die Stelle ist zunächst auf 6 Monate befristet und wird vergütet.
Motivationsschreiben, Lebenslauf und Übersicht über die aktuellen Studienleistungen bitte an tabea.hildebrand[at]uni-kassel[dot]de senden.