Schlagwort-Archiv Windenergie

SUrfErCut

Systematische Ursachenforschung von Erosionsschäden an Windenergieanlagen mittels 3D Röntgen Mikroskopie Computertomographie (XRM)“ als Basis zur Schadensminimierung und Serviceoptimierung

Neben dem Verschleiß an Lagern und Motoren begrenzen primär Erosionsschäden an Rotorblättern die Lebensdauer von Windenergieanlagen und reduzieren durch die zunehmende Oberflächenrauheit den aerodynamischen Wirkungsgrad und somit den Energieertrag. Zugleich fehlt eine geeignete Früherkennung von Erosionsschäden im Rahmen von Wartungsarbeiten, da Kenntnisse über die Schadensentstehung und -Ursachen fehlen. So werden Schäden erst spät erkannt und ein Austausch oder eine Reparatur erfolgt erst dann, wenn der wirtschaftliche Schaden bereits immens ist.

Untersuchungen auf dem Themengebiet „Erosionsschäden“ zeigen, dass Inhomogenitäten im FVK diese maßgeblich begünstigen. Die aktuell angewandte Versagensanalytik, Belastung von Testproben im Erosionsprüfstand mit anschließender mikroskopischer Bewertung der Schadensbilder, bezieht jedoch den Zustand der untersuchten Testproben vor der Erosionsbelastung sowie den zeitlichen Schädigungsfortschritt nicht in die Auswertung mit ein. Daher lassen sich Aussagen über die Erosionsursache und Versagensmechanismen bisher nicht ableiten.

Anwendbarkeit weiterer berührungsloser Messverfahren, wie z.B. die aktive Thermografie untersucht. Dazu erfolgen zyklische Belastung im Regenerosionsprüfstand mit begleitender Untersuchung und Kartografie der Proben mit dem Ziel, eine Korrelation zwischen initialen Fehlstellentypen und -größen mit den Erosionsschäden zu ermitteln, um Schadensursachen und –mechanismen aufzuklären. Wenn es gelingt, mit Hilfe des Thermografie-Messverfahrens Aussagen für die Erosionsfrüherkennung zu treffen, steht den Anlagenherstellern und insbesondere den KMU der Wartungs- und Servicebranche erstmals ein berührungsloses Messverfahren für den Einsatz direkt am Rotorblatt zur Verfügung.

Beteiligte Forschungsinstitute:

  • Faserinstitut Bremen e.V.
  • Universität Bremen, Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ)
  • Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Bremen

Art des Vorhabens:

Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) der AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. gefördert mit öffentlichen Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi).

Mehr Informationen zur IGF-Förderung: https://www.aif.de/foerderangebote/igf-industrielle-gemeinschaftsforschung/igf-portal.html

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VAeroWind

Verbesserte aerodynamische und strukturmechanische Lastvorhersage an Rotorblättern von Windenergieanlagen und deren Anwendung in einer Online-Lastschätzung

Aufgrund der unterschiedlichen Beanspruchung einzelner Komponenten moderner Windenergieanlagen (WEA) ist für deren Entwicklung und effizienten Betrieb eine präzise Abstimmung der Komponenten aufeinander erforderlich. Diese technische Herausforderung wird aufgrund der strukturellen Zusammensetzung der Windenergiebranche für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) zusätzlich erschwert, da diese als Zulieferer vergleichsweise wenigen großen Unternehmen gegenüberstehen. Um die Position der KMUs nachhaltig zu stärken, ist die Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen erforderlich, die diesen trotz beschränkter Ressourcen einen tieferen Einblick in den komplexen Komponentenverbund einer WEA ermöglichen, welcher aktuell meistens den großen Anlagenherstellern vorbehalten ist.

Um ein detailliertes Verständnis der Wechselwirkung der einzelnen Komponenten einer WEA zu erlangen, wird eine möglichst genaue Beschreibung des Betriebsverhaltens der Komponenten benötigt. Insbesondere die dynamischen Wechselwirkungen des Rotors sind maßgeblich für die im System einer WEA auftretenden Lasten verantwortlich. Daher soll innerhalb des Forschungsvorhabens eine Methode zur dynamischen Lastrechnung des Rotors entwickelt werden, die es den KMUs ermöglicht, die resultierenden aerodynamischen und strukturmechanischen Lasten möglichst genau zu bestimmen.

Die im Forschungsvorhaben beschriebenen Verfahren bieten eine höhere Genauigkeit als die im KMU-Sektor etablierten Methoden und berücksichtigen die in diesem Sektor vergleichsweise geringe verfügbare Rechenleistung. Die geplante Kopplung an eine etablierte WEA-Simulationsumgebung eröffnet KMUs neben einer effizienteren Auslegung des Rotors und der nachgeschalteten Komponenten, eine gezielte interdisziplinäre Analyse der resultierenden Lasten und Interaktionen innerhalb des Komponentenverbunds einer WEA. Diese Option verschafft ihnen sowohl national als auch international einen signifikanten Wettbewerbsvorteil.

Beteiligte Forschungsinstitute:

  • RWTH Aachen Lehrstuhl für Strömungslehre und Aerodynamisches Institut
  • RWTH Aachen Institut für Regelungstechnik
  • RWTH Aachen Institut für Strukturmechanik und Leichtbau (SLA)

Art des Vorhabens

Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) der AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. gefördert mit öffentlichen Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi).

Mehr Informationen zur IGF-Förderung: https://www.aif.de/foerderangebote/igf-industrielle-gemeinschaftsforschung/igf-portal.html

Windenergietagung 2019

Am 28. März 2019 fand die 2-jährige DFMRS Windenergietagung im Haus Schütting in Bremen statt. Die Schirmherrschaft für die Tagung übernahm der Bremer Senator für Umwelt, Bau und Verkehr, Herr Dr. Lohse.

Auch in diesem Jahr ist es wieder gelungen, ein Vortragsprogramm zu spannenden Themen aus dem Bereichen Mess-, Regelungs- und Systemtechnik rund um die Windenergie zusammenzustellen. Insgesamt berichteten zwölf Vortragende über aktuelle Forschungsthemen und -projekte. Die Themen reichten dabei vom aktuellen Stand des Ausbaus der Offshore Windenergie über Multisensorsysteme für die Überwachung des Anlagenbetriebs bis zur modellbasierten Regelung von Windenergieanlagen. Das genaue Vortragsprogamm kann hier eingesehen werden.

Im Folgenden sind einige Impressionen aus der Tagung zu sehen.

In den Pausen fand ein reger Austausch statt. Dabei wurden auch einige Poster und Exponate ausgestellt.

GEOWISOL2

Die Bedeutung von erneuerbaren Energien für die Stromerzeugung ist eine der tragenden Säulen für die Energiewende und für die Reduktion der klimaschädlichen Treibhausgase. Durch die Fluktuation von Wind und Solar steigen mit ihrem Anteil an der Stromerzeugung auch die Herausforderungen an das deutsche Stromnetz, welches dynamisch stärker beansprucht wird als in der Vergangenheit. Um die steigenden Energietransferbedarfe optimiert abzudecken, ist eine genaue orts- und zeitaufgelöste Kenntnis der Einspeise- und Bedarfsmengen erforderlich. Eine solche umfassende Datenbasis liegt bisher nur für Teilbereiche des Stromnetzes oder mit einer eingeschränkten Zeit- und Ortsauflösung vor.

Aus diesem Grund wurde innerhalb des Projektes GEOWISOL eine Datenbank entwickelt, die Einspeisemengen für Wind- und Solarenergie sowie Lastzeitreihen als 15-Minuten-Mittelwerte und mit einer Ortsauflösung im 2-stelligen Postleitzahlbereich basierend auf realen Messdaten bereitstellt. Darauf aufbauend zielt das beantragte Forschungsvorhaben darauf, für das deutsche Stromnetz die vorhandene Datenbasis um Einspeisedaten weiterer Energiequellen (z.B. konventionelle Kraftwerke, Biogas, Wasserkraft) zu erweitern und die ermittelte geografische Aufteilung auf die im Netz vorhandenen realen Stromtrassen abzubilden. Darauf aufbauend sollen die Übertragungsmengen im gegenwärtigen Ausbauzustand sowie für zukünftige Zubau-Szenarien im Zeitverlauf analysiert und bewertet werden. Hierbei soll insbesondere auch die Integration der an Bedeutung zunehmenden Offshore-Windenergie berücksichtigt werden. Hierdurch wird ein Werkzeug geschaffen, das zukünftige Energiewende-Infrastrukturprojekte (z.B. Netzausbau, Energiespeicher, etc.) lokal bewerten kann.

Beteiligte Forschungseinrichtungen:

Mitwirkende Verbundpartner:

  • Deutsche WindGuard GmbH, Varel
  • Energy & meteo systems GmbH, Oldenburg
  • Stiftung Offshore-Windenergie, Varel
  • DFMRS e.V., Bremen

Projektwebsite: http://geowisol.bimaq.de/

Art des Vorhabens:

Verbundvorhaben des 6. Energieforschungsprogramms gefördert mit öffentlichen Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi).

Geowisol Schema

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