Vindkraftverks störningar på sjöfartsradar och GPS

Transkript

1 Vindkraftverks störningar på sjöfartsradar och GPS Martin Tagesson, och Per Ek, Energiingenjörsprogrammet- Förnybar energi, 120 poäng Examensarbete 10 poäng c-nivå Sektionen för Ekonomi och Teknik Uppdragsgivare: Triventus Consultning AB Handledare: Göran Sidén och Jesper Knudsen

2 Sammanfattning Detta examensarbete skrevs våren 2005 av på Energiingenjörsprogrammet - förnybar energi på. Syfte med rapporten var att utreda eventuella påverkningar vindkraftverk till havs ger på sjöfartens radarsystem och på GPS. Detta examensarbete är avsett att vara en del i de miljökonsekvensbeskrivningar som skall lämnas in till staten, för godkännande av vindkraftsparker som skall byggas till havs. Utredningen har innefattat egna försök och litteraturstudier. Försöken har utförts både på land och till havs. De har innefattat påverkningar på både radar- och GPS. Rapporten har kompletterats med forskningsstudier utförda av QinetiQ respektive MCA från England. Resultatet av vår studie är att det bildas radarskuggor bredvid och bakom vindkraftverk. Skuggorna kan variera mellan m. De varierar beroende av pulslängd, inställningen på mätområdesväljaren, förstärkning (gain) samt avståndet från vindkraftsparken. Även multipelekon kan uppstå när ett fartyg passerar en vindkraftspark. För att reducera störningar och falska ekon bör en särskild nivå på gain användas. Enligt studiens resultat bör denna rekommenderade gain vara mellan 44-54%. Resultaten från våra egna GPS-försök visade att det kan ske en minskning i antalet mottagbara satelliter på GPS-mottagaren. Detta sker endast om GPS-mottagaren är inom 10 m från vindkraftverket. Denna minskning påverkar ej GPS-mottagarens förmåga att ge en korrekt position. Våra resultat stämmer väl överens med försöksresultaten från QinetiQ samt MCA. Vi drar slutsatsen att vindkraftverk till havs ger en viss störning på sjöfartsradar samt GPS. Vi anser dock att dessa störningar ej påverkar sjötrafiken allvarligt, då de ej medför risk för felnavigering. II

3 Abstract This degree thesis was written by two students at the Energy Engineering-renewable energy program, at the University of Halmstad spring Our principal was Triventus Consulting AB, a consulting firm within energy and environment. Our purpose was to investigate possible effects the wind-power stations offshore may give on the marine radar-systems and on GPS. This report was written as a part in an environmental impact assessment. The investigation includes both own trials and literature studies. The trial was made both onshore and offshore, and includes both radar- and GPS-interference. Our trials have been supplement with reports from QinetiQ and MCA, the United Kingdom. The result of our study was that it becomes (became hade jag velat ha) radar shadows behind and beside the wind-power stations. The shadows can vary between m. The shadows range depends on pulse length, the settings on the variable range marker, the gain and the distance to the wind farm. When a ferry passes the wind farm multiple echoes of the turbines can be visible. To reduce the interference and false echoes, a suitable gain level should be selected. With regards to the result of our study, we recommend using a gain-level of 44-54% when passing a wind farm. The results from our own GPS-trials showed that a reduce of the number of visible satellites was detected on the GPS-receiver. This occurs only when the GPS-receiver is within 10 m of the wind-power station. This reduce doesn t effect the GPS-receiver s ability to give a correct position. Our conclusion is that the wind-power station offshore gives interference of marine radar and GPS, but that this interference doesn t give a serious affect at the sea traffic, because it doesn t give any risk of wrong navigation. III

4 Förord Detta examensarbete har till syfte att utreda de eventuella störningar vindkraftverk till havs kan ge på sjöfartsradar. Examensarbetets uppdragsgivare är Triventus Consulting AB. Resultatet av rapporten skall användas som en del i den miljökonsekvensbeskrivning som krävs för byggande av vindkraftverk till havs. Vi vill tacka alla personer som har varit inblandade i arbetet. Ett stort tack till vår handledare och studierektor Göran Sidén och vår handledare Jesper Knudsen på Triventus Consulting AB. Vi vill även tacka besättningen på M/S Turasund för att vi fick använda deras radarutrustning och Sjöfartsverket i Göteborg för deras åsikter och synpunkter. Ett speciellt tack vill vi rikta till Lars Mannari och Arto Flodberg på LV6, i Halmstad, för deras engagemang och hjälp under radarförsöket i Kistinge, beläget i Halmstad kommun. Till sist vill vi tacka Therese Stigsson och Veronica Åhlander för deras korrekturläsning av rapporten. 14 december 2005 Martin Tagesson Per Ek IV

5 INNEHÅLLSFÖRTECKNING SAMMANFATTNING...II ABSTRACT...III FÖRORD...IV 1 Inledning BAKGRUND ALLMÄNT AVGRÄNSNINGAR FRÅGESTÄLLNING NAVIGERING RADAR Allmänt Teknik Skärmar Falska ekon Andra Störningar GPS Allmänt Teknik TIDIGARE FORSKNING INOM RADAR QinetiQ försöken MCA försöken TIDIGARE FORSKNING MED GPS GPS-täckning GPS- skugga Metod ALLMÄNT RADAR EXPERIMENT RADARFÖRSÖK VID MIDDELGRUND GPS EXPERIMENT Resultat RADARFÖRSÖK I KISTINGE RADARFÖRSÖK VID MIDDELGRUND RADARFÖRSÖK VID MIDDELGRUND TOLKNING AV RESULTAT TOLKNING AV RESULTAT Tolkning av resultat i Kistinge Tolkning av resultat vid middelgrund GPS I KISTINGE Diskussion RADAR I ENGLAND RADAR I KISTINGE RADAR VID MIDDELGRUND GPS FRÅN ENGLAND GPS I KISTINGE Slutsats Referenser Bilagor...30

6 1 Inledning 1.1 Bakgrund Vi har fått i uppdrag av Triventus Consulting AB att utreda eventuella störningar som vindkraftverk till havs kan ge på sjöfartens radarsystem. Triventus Consulting AB har fått uppdraget att göra projekteringen av vindkraftsparken Skottarevet, som ska vara beläget utanför Falkenbergs kust. Vårt resultat kommer att användas i den miljökonsekvensbeskrivning (MKB) som skall lämnas in till staten, för godkännande av byggnation av vindkraftsparken till havs. 1.2 Allmänt Energi har under de senaste decennierna i Sverige blivit en allt viktigare debattfråga. Det var under oljekrisen på 1970-talet som man började intressera sig för att ersätta oljan med andra energikällor, i form av förnybar energi. Vindkraften är en sådan förnybar energikälla. Idag producerar den installerade vindkraften 0,8 TWh per år i Sverige. Regeringens planeringsmål är att producera 10 TWh vindkraftsel år För att uppnå målet krävs ökad utbyggnadstakt av vindkraftverk. (Wizelius, 2003) Idag sker den största nyinstalleringen av vindkraftverk på land, men i framtiden planeras vindkraftverken alltmer byggas till havs. Vindkraftsparker till havs har både för- och nackdelar jämfört med verk på land. Till fördelarna hör att vindens medelvindhastighet till havs är högre samt att ytorna inte är lika upptagna som på land. Däremot är det dyrare och mer komplicerat med byggnation av vindkraftverk till havs. Ett tänkbart problem med vindkraftverk till havs är att de stör sjöfartens radarsystem. Detta problem är ett relativt outforskat ämne i Sverige. (Sidén, 2004) 1.3 Avgränsningar I Sverige har försvarsmakten gjort studier angående radarpåverkningar av vindkraftverk placerade på land. Dessa undersökningar är dock inte gjorda för det radarsystem vi inriktat oss på. Det radarsystem vi koncentrerar oss på är pulsradar. Pulsradar används huvudsakligen inom sjötrafiken. Denna typ av radar mäter endast avstånd, som sedan avspeglas på en radarskärm. För att få en helhetsbild av vindkraftverkens påverkan på sjöfartsradar, har vi valt att utföra en del av försöken samt att komplettera med litteratur inom det aktuella området från England. 1

7 1.4 Frågeställning Genom arbetets gång har vi valt att arbeta utifrån följande frågeställningar för att nå ett användbart resultat. Ger vindkraftverk störningar på sjöfartsradar ute till havs? Påverkas GPS-navigeringen i närhet av vindkraftverk? Vilka åtgärder kan göras vid eventuella störningar? 1.5 Navigering Vid navigering till havs används olika instrument. Vid navigering runt kusterna använder man fyrar eller raconer 1. Den traditionella fyren avger ljusblixtar, som visuellt kan identifieras och med hjälp av sjökortet beräkna sin position. Med fyrens hjälp kan man hålla rätt kurs. Raconer sänder ut signaler i form av ett morsetecken, vilka uppfattas på fartygens radarskärm. Detta medför lättare navigering. Raconsignalen är en stark signal som eventuellt kan skymma andra föremål på radarskärmen. Därför avbryter raconen sin sändning med jämna mellanrum för att fartyg skall kunna upptäcka eventuellt dolda föremål. AIS är en förkortning för Automatic Identification System. Detta är ett system som används allt mer inom sjöfartstrafiken. AIS sänder ut information om fartygets identitet, kurs och fart. Förutom dessa instrument använder man sig av radar och GPS. (Ekblad, 2004) 1.6 Radar Allmänt Radar är en förkortning av det engelska ordet RAdio Detection And Ranging. En annan benämning är ekoradio gjorde tysken Christian Hülsmeyer de första lyckade experimenten med radar. Det var först under andra världskriget som radarn vidareutvecklades. Sverige gjorde sina första radarförsök i samarbete med Statens uppfinnarnämnd och L.M Ericsson 2. Radarns teknik baseras på att en radarvåg sänds ut och reflekteras av framförvarande hinder. Radarekot uppfångas sedan av radarns antenn. Avståndet till hindret bestäms utifrån hur lång tid det tar för vågen att gå från sändare till mottagare. Hastigheten för radarvågor genom luft är ca km/s. Radarvågor breder ut sig rätlinjigt, vilket innebär att föremål inte kan ses bakom hinder. Föremålet hamnar då i en radarskugga. (NE, 2005) 1 RACON är en förkortning för RAdarbeCON 2 L.M Ericsson var innovatör och grundaren av bl.a. telefonväxeln 2

8 1.6.2 Teknik Småbåtsradar arbetar oftast inom frekvensområdet MHz. I radartermer kallas detta frekvensområde för X-band. Våglängden för detta område är 3 cm. Större och dyrare radaranläggningar kan även använda en våglängd som är 10 cm. Dess frekvens ligger mellan MHz, vilket kallas S-band. Vid en jämförelse mellan S-bands och X-bandsradar ger X-band bättre detaljskärpa samt mindre förvrängning av radarbilden. S-band används för att se på längre avstånd och dess fördelar är att den är mindre känslig för nederbörd och sjögång. En stor majoritet av fritidsbåtar och sjötrafik använder sig av det mer detaljerade och billigare systemet X-band. Den radarsignal som radarn sänder ut kallas för radarlob. Radarloben är tredimensionell och består av radarpuls, horisontell lobvinkel och vertikal lobvinkel (se fig. 1). Radarpulsen visar hur lång tid radarn sänder ut signalen innan den växlar om till mottagare. Pulslängden kan varieras mellan 0,07-1,2 µs. En fördel med kort Fig. 1; En småbåts radarlob pulslängd är att den ger en god upplösning och närliggande föremål tänjs inte ut. Fördelen med lång pulslängd är att den ger en längre räckvidd. Inom en halv pulslängds avstånd från antennen är radarn helt blind. Detta förklaras genom att hela pulsen måste ha lämnat antennen innan den kan ta emot något eko. På småbåtsradar är den minsta pulslängden cirka 0,1 µs. Då ljusets hastighet är ungefär km/s medför det att pulslängden blir 30 m. Detta innebär att radarn är blind inom en radie av 15 m. Horisontell lobvinkel är vinkeln som radaren sänder ut i horisontal led. Ju mindre vinkeln är desto mindre fel visar radarn i form av att uddar tänjs ut, vikar och sund fylls igen. På stora fartyg är den horisontella lobvinkeln mindre än 1 medan småbåtar har en horisontell lobvinkel på 2-6. Vertikal lobvinkel är radarns utsändningsvinkel i vertikalled. Denna vinkel varierar mellan Det är viktigt för småbåtar att ha en stor vertikal vinkel då denna medför att radarn blir mindre känslig för rullning 3 och krängning 4. En fördel med liten vertikal lobvinkel är att man erhåller en längre räckvidd. (Ekblad, 2004) 3 Rullning: är när båtens långsida följer med vågornas rörelse 4 Krängning: är när båten vrider sig av vågornas krafter 3

9 1.6.3 Skärmar Den traditionella radarskärmen kallas för PPI 5. På denna är fartygets position placerad mitt på skärmen. På PPI-skärmen cirkulerar en ljusstråle som är kalibrerad med radarantennens cirkulationshastighet. Ekon syns i form av lysande punkter, vilka varierar beroende av storlek på föremålen. Denna typ av skärm är ljussvag. Därför krävs avskärmning för att få en skarp bild. Den moderna radarskärmen är digital och får sina ekon i digital form. Denna skärm är inte lika känslig för ljus. För att kunna variera radarn utifrån olika förutsättningar finns det olika funktioner. Några av dessa förklaras nedan. (Ekblad, 2004) Förstärkning/ Gain Förstärkning innebär att man ändrar styrkan på de inkommande signalerna. En nackdel med en allt för hög förstärkning kan vara att ekon från olika föremål ej kan urskiljas. Allt sammanfaller då i en punkt. För att bättre urskilja ekon på nära håll sänker man förstärkningen. En sänkning av förstärkningen kan dock medföra att föremål på längre avstånd är svåra att urskilja. De störningar som uppkommer kallas för klutter. I fortsättningen kommer vi att benämna förstärkningen med gain. (Ekblad, 2004) Regnreflexdämpning/ Anti klutter rain Denna funktion används för att filtrera bort ekon från tät nederbörd. Funktionen har ofta två lägen på radarskärmen; till eller från. (Ekblad, 2004) Mätområdesväljare/ Range selector Radarn kan ställas in och varieras för olika mätområden. För småbåtsradar är avståndet vanligtvis mellan 0, nautisk mil 6. Stora fartyg med mer avancerad utrustning kan uppnå en radarlängd av 96 nm. (Ekblad, 2004) Variabel avståndsring/ Variable range marker Funktionen används för att mäta avståndet till ett eko. Det är en elektrisk cirkel som man justerar tills det att cirkelns ytterkant träffar ekot på skärmen. Därefter beräknas avståndet. Vanligtvis finns flera cirklar på radarskärmen med samma mellanrum. (Ekblad, 2004) 5 PPI är en förkortning för Plan Position Indicator 6 Nautisk mil. Förkortning nm. 1 nm = m) 4

10 1.6.4 Falska ekon Det finns två sorters falska ekon som kan uppstå. Multipelekon och indirekta ekon. Multipelekon kan uppstå om till exempel en större båt passerar ett vindkraftverk. Båten skickar ut en radarpuls som studsar på vindkraftverket, den återkommande pulsen studsar på båtens skrov istället för att träffa radarn. Radarpulsen studsar tillbaka till verket en gång till innan den träffar radarantennen. Radarn uppfattar att pulsen kommer från ett mål på det dubbla avståndet. Fig. 2; Multipelekon Radarsignalen kan studsa flera gånger innan den når tillbaka till radarantennen. På skärmen syns då ett återkommande eko som blir svagare längre bort från radarn (se fig. 2). För att reducera bort multipelekon minskas gain, risken är då att mindre föremål så som småbåtar och bojar kan försvinna på skärmen. Indirekta ekon uppkommer när radarpulsen reflekteras på flera föremål innan den når tillbaka till radarn (se fig. 3). I punkt 1 sänder radarn ut en radarpuls vilket reflekteras på punkterna 2. När signalen återkommer till punkt 1 uppfattar radarn att signalen kommer från ett mål som i verkligheten inte existerar, det vill säga i punkt 3. (Ekblad, 2004) Fig. 3; Indirekta ekon Andra Störningar Förutom dessa falska ekon som presenterades ovan kan även andra störningar påverka radarn. Exempel på sådana redovisas nedan. (Ekblad, 2004) Interferens Radarsystem kan störas av andra radaranläggningar som sänder på samma frekvens. På radarskärmen kan man få störningar i form av spiralformade linjer eller spridda ekon. Denna typ av störning kallas för radarinterferens. (Ekblad, 2004) 5

11 Nederbörd Vid dåligt väder såsom regn och snö, kan störningar synas på radardisplayen (se fig. 4). Om nederbörden är kraftig kan regnkluttret dölja andra mål, så som fartyg eller till och med öar. Detta klutter kan dämpas med hjälp av regnreflexdämpning. (Ekblad, 2004) Broar Broar kan skapa problem på radarskärmen. På långt avstånd Fig. 4; Störning orsakad av syns inte bropelarna på radarskärmen utan bara själva nederbörd vägbanan på bron. Detta förklaras genom att radarloben inte kan urskilja bron från bropelarna. Inte förrän radarloben kan nå under bron kan man urskilja bropelarna. Då försvinner istället bron från radarskärmen. (Ekblad, 2004) 6

12 1.7 GPS Allmänt GPS är en förkortning för Global Positioning System. Det mer korrekta namnet på systemet är NAVSTAR GPS 7. När den ryska satelliten Sputnik sköts upp i rymden den 4 oktober 1957 började funderingarna kring hur man kunde använda satelliter för att navigera på jorden. Det första satellitnavigationssystemet byggdes i USA på tidigt tal. De använde sig av sex satelliter i skilda banor runt jorden. NAVSTAR GPS är den teknik som idag är ledande inom området. Det är ett amerikanskt militärsystem som började byggas i slutet av talet. I maj 1994 var systemet fullbordat. Resultatet blev 24 satelliter som kretsar i sex olika banor runt jorden. För civilt bruk är GPS-systemet idag gratis och enligt den amerikanska myndigheten skall det fortsätta att vara så den kommande femårsperioden. (NE, 2005) Teknik En GPS-navigator används för att bestämma positioner på land och till havs. Positionen ges på mottagaren i form longitud och latitud, uttryckt i grader och minuter. GPSnavigatorn kan även beräkna tid samt position över havsytan. Teoretiskt krävs det två satelliter för att få en tvådimensionell position respektive tre satelliter för en tredimensionell position. I praktiken krävs det en extra satellit. Då en GPS-mottagare befinner sig under bar himmel, var som helst på jorden, har den alltid kontakt med minst fyra satelliter samtidigt. Ju fler satelliter GPS-mottagaren ser desto korrektare position anges. Det maximala antalet satelliter en GPS-mottagare kan använda sig av samtidigt är 12 stycken. USA:s försvar har av säkerhetsskäl lagt in en medveten störning av noggrannheten. Denna störning ger GPS-mottagaren en noggrannhet på 100 m. Man kan kringgå dessa störningar med ett system som i Sverige heter EPOS 8. Detta system bygger på att 12 stycken stationer runt om i Sverige var för sig, beräknar felvisningen för respektive GPS-satellit. Utifrån dessa medelvärden beräknas den verkliga positionen med en noggrannhet på 10 m, eller 1-2 m. Den internationella lösningen av problemet heter DGPS 9. Idag har GPS blivit mer regel än undantag inom sjöfarten. Inom bilindustrin är den ett allt mer förekommande tillbehör, då den hjälper föraren med vägval och navigering. Andra användningsområden är inom branschen för mobiltelefoni. Det kan vara bra att vid en eventuell nödsituation kunna lokalisera positionen, nödsamtalet kom ifrån. (NE, 2005) 7 NAVSTAR GPS=Navigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System. 8 EPOS Ett system som ger högre noggrannhet på GPS-mottagaren. 9 DGPS är förkortning för: Differential Global Positioning System 7

13 1.8 Tidigare forskning inom radar De engelska rapporterna Electromagnetic investigations at the North Hoyle wind farm och The effects of offshore wind farms on marine radar, navigation and communication systems som vi studerade innefattade flera typer av radarförsök. Dessa utfördes i vindkraftsparken The North Hoyle (se fig. 5). Parken är belägen utanför Englands kust och består av 30 stycken vindkraftverk. Verken har en tornhöjd på 70 m, de är cylindriska och har en diameter på 5 m. Den reflekterande ytan på plattformen och tornet är ca 80 m 2. De tre bladen har en reflektionsyta på sammanlagt 200 m 2 när de är i rät vinkel mot radarn och halva arean när vingarna är i linje med radarn. Maskinhuset och navet har en reflekterande area på ca 16 m 2. Sammanlagt har varje vindkraftverk i The North Hoyle en reflekterande yta på ungefär 300 m 2. Fördelen med stor area är att det blir kraftigt och tydligt eko av vindkraftverken på radarskärmen. Däremot finns nackdelar vid användning av radar i SAR 10, vilket är ett viktigt hjälpmedel vid sökandet efter nödställda. Ett problem är att eftersom vindkraftverken ger ett kraftigt eko syns inte småbåtarnas eko när de ligger nära ett vindkraftverk. En annan nackdel är störningen av ARPA 11. Detta är ett datasystem som på radarskärmen visar vilken kurs och hastighet andra fartyg håller, detta görs för att undvika kollisioner. Fig. 5; Vindkraftparken The North Hoyle Den första typen av försök utgjordes av QinetiQ 12 och handlar om störningseffekter på sjöfartsradar från vindkraftverk till havs. Den andra typen av försök utfördes av MCA 13 handlar om radarskuggning från vindkraftverk till havs. (Brown, 2004) 10 SAR är en förkortning för Search And Rescue 11 ARPA är en förkortning för Automatic Radar Plotting Aids 12 QinetiQ är ett amerikanskt forskningsföretag 13 MCA är en förkortning för Maritime and Coastguard Agency 8

14 1.8.1 QinetiQ försöken Radarförsöket involverade en färja åkandes i en utsatt kurs. Denna färja kommer vi att framöver benämna som båt 1. Försöket utfördes för att se vilka effekter vindkraftverkparken har på båt 1:s radardisplay vid olika avstånd och inställningar på radarskärmen. För att genomföra försöket placerades båt 1 i fyra olika positioner i vindkraftsparken. Första positionen är i centrum av parken, andra och tredje positionen är 1000 respektive 3000 m från centrum. Fjärde positionen är 6000 m från vindkraftparkens centrum. På de fyra positionerna användes olika gain för att se hur mycket radarn störs av klutter. I position 1 är gain automatiskt inställt på 60%.(se fig. 6 ). Man kan här se att automatisk gain i detta fall är olämpligt. I figuren ser man ett flertal falska klutter av vindkraftverk. När man sedan reducerar gainen från 60% till 20% försvinner nästan allt klutter från vindkraftverken (Se fig. 7). Fig. 6; Automatisk inställning av gain (60%) Fig. 7; Gain inställd på 20% 9

15 Vindkraftverks störningar på sjöfartsradar och GPS När båt 1 har flyttats till position 2 varierar man mätområdesväljaren i två steg, gainen är oförändrad. Displayavstånden är ½ nm och 3 nm. Här kan man observera att med displayen inställd på ½ nm finns det inga synliga klutter (se fig. 8). Däremot med displayen på 3 nm är det tydliga klutter på skärmen (se fig. 9). Fig. 8; Displayavstånd ½ nm Fig. 9; Displayavstånd 3 nm Observationerna i position 3 bevisar att på m avstånd visas inte mycket klutter på radarskärmen. När man sänker gainen från 74 % till 44 % blir parken lite skarpare på skärmen, men ingen stor förbättring kan registreras (se fig. 10 respektive fig. 11). Noterbart är att turbinerna är synliga som otydliga prickar (plots). Det stora klutter som syns är kustlinjen som gainen har reducerat. Fig. 10; Gain 74%, avstånd till centrum m Fig. 11; Gain 44%, avstånd till centrum m 10

16 Den fjärde positionen befinner sig m från centrum av vindkraftspark. Med en 54% gaininställning syns hela parken tydligt (se fig. 12). Vid en gain på 44% börjar man att filtrera bort intressanta ekosignaler och i figur 13 syns det att vindkraftverk försvinner från skärmen. Fig. 12; Gain 54%, avstånd till centrum m Fig. 13; Gain 44%, avstånd till centrum m När gainen ytterligare sänks till 34 % har några vindkraftverk försvunnit från radarskärmen (se fig. 14). Med en gain av 24% har antalet synliga vindkraftverk reducerats betydligt (se fig. 15). (Brown, 2004) Fig. 14; Gain 34%, avstånd till centrum m Fig. 15; Gain 24%, avstånd till centrum m 11

17 1.8.2 MCA försöken Ur den engelska rapporten The effects of offshore wind farms on marine radar, navigation and communication systems har vi redovisat några försök som MCA utfört. Dessa försök utfördes i The North Hoyle. (Brown, 2004) Radarskugga i parken Det första försöket bestod av två båtar, båt 2 och båt 3. Båt 2 var placerad 100 m utanför vindkraftsparken. Båt 3 var placerad inne i parken, för att sedan gå mellan vindkraftverken (se fig. 16). Detta gjordes för att se om vindkraftverken skapade radarskuggor. När båt 3 befann sig bakom verken låg den i radarskugga och kunde ej upptäckas av båt 2:s radar (se fig. 17). Resultatet visade att vindkraftverken skapade blind- och skuggsektorer bakom verken, vilket medförde att andra turbiner och båtar inte kunde bli upptäckta på radarskärmen. (Brown, 2004) Vindkraftverk i radarskugga Båt 3 ligger i radarskugga och syns ej Fig. 16; Båt 3:s rutt i parken Fig. 17; Radarbild från båt 2. Där båt 3 ej kan upptäckas 12

18 Radarskugga bakom verken I andra försöket ligger båt 2 på avståndet 3 nm från vindkraftsparken, medan båt 3 rör sig norrut mellan verk 1 och 6 (se fig. 18). I denna rörelse befinner sig båt 3 hela tiden i vindkraftverkets radarskugga (se fig. 19). För att båt 3 ska bli synlig behöver båt 2 närma sig vindkraftsparken. När båt 2 befinner sig 1,4 nm från vindkraftverk 1 kan båt 3 urskiljas från det tidigare skuggande vindkraftverket. Vid upptäckten ligger båt 3 på avståndet 30 m väst och 200 m norr om vindkraftverk 1. Radarskärmens inställning var vid försöket 1,5 nm. (Brown, 2004) Fig. 18; Båt 3 rör sig mellan verk 1 och 6 Fig. 19; Båt 3 ligger i radarskugga Radarskugga bredvid verken I tredje försöket var båt 2 placerad 3 nm söder om vindkraftverk 1. Mätområdesväljaren var inställd på 3 nm. Båt 3 skall gå i linje med vindkraftverk 1-5 för att se hur långt vindkraftverkets skugga breder ut sig. Från utgångspunkten vid verk 1 ligger båt 3 i radarskugga. Båt 3 kan först urskiljas när den färdats 0,2 nm, detta motsvarar en vinkel = 4 (se fig. 20). (Brown, 2004) Fig. 20; Båt 3 urskiljs först efter 0,2 nm 13

19 Falska ekon I nästa försök undersökte MCA eventuella falska ekon som uppkommer när en båt färdas genom parken. I försöket färdades båt 2 norrut mellan verk 1 och 2, upp till vindkraftverk 26 och 27. Mätområdesväljaren på båt 2 var inställd på 1,5 nm och radarskärmen hade optimala inställningar för att få en skarp bild. Under försöket justerades gain till fyra nivåer. Resultaten förklaras nedan. Nivå ett använde en gain av 67%, vilket är högre än det optimala och innebär att skärmen fylldes av klutter (se fig. 21). I nivå två var inställningen av gain 50%, detta är normal nivå. Sänkningen av gain gav mindre klutter fast fortfarande fanns det lite störningar kvar (se fig. 22). Fig. 21; Gain 67% Fig. 22; Gain 50% Nivå tre använde en automatiskt inställning av gain. Resultatet på skärmen blev skarpare än tidigare, men det fanns fortfarande klutter på skärmen (se fig. 23). I nivå fyra var gainen inställd på 10%, vilket gav en tydlig radarbild med relativt lite klutter (se fig. 24). Men med denna låga nivå av gain blir det svårt eller omöjligt att upptäcka småbåtar och bojar. (Brown, 2004) Fig. 23; Automatisk gain Fig. 24; Gain 10%, 14

20 Landradarn MCA genomförde försök med två olika radaranläggningar placerade på land. Ett mobilt- och ett stationärt system 14. Den stationära radaranläggningen är placerad 5,2 nm från vindkraftsparken The North Hoyle och 200 meter över havet. Den stationära radaranläggningen används annars för övervakning av ett oljefält, 7,5 nm norr om parken. Genom att placera båt 2 i parken utfördes ett försök med syfte att se hur lång radarskugga vindkraftverken skapar. Resultatet var en skugga bakom verken på 0,11 nm och en skuggbredd på 0,33 nm bredvid verken (Se fig. 25). Fig. 25; Radarförsök från stationär radar I det andra försöket användes ett större fartyg för att se om det kunde uppstå multipelekon. Fartyget passerade parallellt 800 m norr om parken. Resultatet visade stora multipelekon som kan ses i figur 26. Den mobila radaranläggningen användes vid ett försök då den var placerad i linje med verk 5-30 på 6 meter över havet och avståndet till Fig. 26; Multipelekon orsakad av fartyg parken var 4 nm. Radarförsökets syfte var att lokalisera en båt som var placerad inne i vindkraftsparken. Detta för att se eventuella radarskuggor som uppkommer bakom och bredvid vindkraftverken. Försöket visade att vid pulslängden 0,25 µs var skuggan 600 m bred och 70 m djup. Vid ökning av pulslängden till 1,0 µs ökade skuggan bakom verken till 300 m, radarskuggans bredd var konstant på 600 m. (Brown, 2004) 14 Mer teknisk information se bilaga 1 15

21 1.9 Tidigare forskning med GPS I den engelska rapporten Electromagnetic investigations at the North Hoyle wind farm gjorde QinetiQ även GPS-försök. GPS-försöken utfördes med två olika utrustningar. En handburen GPS av typ Garmin GPS III och en Garmin GPS 152 som var monterad på en båt 15. Dessa två system jämfördes vid olika tester. Detta för att se om vindkraftverken påverkar GPS-noggrannheten vid positionsbestämning. För att bestämma om GPSmottagaren påverkas av vindkraftverk undersöktes hur många satelliter GPS-mottagaren kunde få kontakt med. QinetiQ hade gjort ett teoretiskt test som visade att inga elektromagnetiska störningar ska påverka GPS-systemet om inte mottagaren är väldigt nära turbintornet. Innan försöket gjordes tre kontrollrundor för att se antalet satelliter GPS-mottagaren fick kontakt med. Dessa kontrollrundor gjordes på ett avstånd som ej var påverkat av vindkraftsparken. Under rundorna var antalet synliga satelliter stabila. På den handburna GPS-mottagaren var antalet synliga satelliter nio stycken. Den fastmonterade GPSmottagaren hade tio synliga satelliter. Under kontrollrundorna var felvisningen av GPSmottagaren jämfört med sjökortet 4-5 m. (Brown, 2004) GPS-täckning Försöket genomfördes genom att åka i tre olika kurser genom vindkraftsparken (se fig27). I den första kursen som gick från vindkraftverk 16 till vindkraftverk 20, var antalet låsta satelliter färre än vid kontrollrundorna. Antalet varierade mellan åtta till tio låsta satelliter. En felmarginal på 4 till 6 m uppvisades. Den andra kursen gick från vindkraftverk 3 till vindkraftverk 28. I detta försök var antalet låsta Fig. 27; Båtens tre olika kurser genom parken satelliter åtta stycken för Garmin GPS III och tio stycken för Garmin GPS 152. Noggrannheten för positionen i denna kurs var 5 m. (Brown, 2004) Den tredje och sista kursen gick från vindkraftverk 5 till vindkraftverk 26. I denna kurs var variationen av antalet låsta satelliter mindre för båda GPS-systemen. Åtta till nio satelliter syntes hela tiden på Garmin GPS III. Felmarginalen i positionen var omkring 4 m. Garmin GPS 152 hade åtta till elva satelliter låsta och felmarginal var 3 till 5 m. 15 Bilder på GPS, se bilaga2 16