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Verformung bei Windkraftanlagen Auswirkungen von Turbulenzen besser verstehen

11.06.2018

Um Windkraftanlagen zu entlasten und sie besser vor Schäden zu schützen, nutzen Forscher einen Großwindkanal und moderne Messverfahren, die Einblick in Turbulenzen geben sollen, die auf die Anlagen wirken.

Wissenschaftler der Jade Hochschule und der Universität Oldenburg untersuchen in den kommenden drei Jahren, wie sich Windkraftanlagen bei Turbulenzen verformen. Dazu startete nun das Forschungsvorhaben „Turbumetric - Optische 3D-Messtechniken zur Erfassung von dynamischen Fluid-Struktur-Interaktionen in turbulenten Windumgebungen“. Der Innovationsverbund führt die in beiden Hochschulen vorhandenen Kompetenzen in der Windenergieforschung mit denen der optischen 3D-Messtechnik zusammen.

Die Forscher wollen unterschiedliche Messverfahren kombinieren, um daraus neue Informationen über das Verhalten von Windenergieanlagen oder deren Komponenten unter turbulenten Windbedingungen zu gewinnen. Durch neu zu entwickelnde hybride optische Messverfahren könnte insbesondere bestimmt werden, welche Lasten auf Rotorblätter wirken.

Innovationsverbund bringt Vorteile für regionale Partner

Die aus der Forschung entstehenden Technologien können künftig auch in anderen Bereichen angewendet werden. Dazu bezieht der Verbund auch regionale Wirtschaftspartner und Netzwerke ein und arbeitet mit ihnen gemeinsam an technisch-wissenschaftlichen Fragestellungen. So könne der Standort Nordwestdeutschland weiterentwickelt und die regionale Wirtschaft weiter gestärkt werden. Im Verbundprojekt sind mehrere Partner aus der regionalen Wirtschaft sowie das Oldenburger Energiecluster OLEC beteiligt.

Messungen im Windkanal

Die Projektarbeiten basieren zu einem wesentlichen Anteil auf experimentellen Versuchen in dem neuen großen Windkanal (3 m x 3 m x 30 m) des Zentrums für Windenergieforschung – Forwind an der Universität Oldenburg. Das im Januar 2017 in Betrieb genommene Forschungsgroßgerät ermöglicht aufgrund seiner Größe und der kontrollierten Turbulenzerzeugung Untersuchungen an realitätsnahen turbulenten Windfeldern und ihrer Interaktion mit Windenergieanlagen.

Welche Windsituationen führen zu den größten Schlägen und damit zu den größten dynamischen Lasten auf die Anlagen? Das wollen die Wissenschaftler mit dem Hochgeschwindigkeitsströmungsmesssystem der Uni Oldenburg und den Verformungsmessverfahren der Jade Hochschule herausfinden.

Ziel: Lastminimierung durch neues Design und bessere Verfahren

Generelles Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von Lastminimierungsstrategien etwa durch verändertes Rotorblattdesign oder durch optimierte Regelungsverfahren, um damit die Effektivität und die Lebensdauer von Windkraftanlagen zu erhöhen. Die Einbindung komplexer photogrammetrischer 3D-Messverfahren in die bisherige Windkanalumgebung und die Analyse der synchron aufzunehmenden Messdaten einschließlich einer Finite-Element-Modellierung stellen wesentliche Herausforderungen in dem Forschungsprojekt dar.

Bildergalerie

  • Vier große Turbinen bringen die Luft im turbulenten Windkanal an der Universität Oldenburg in Wallung.

    Bild: Universität Oldenburg

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