Windenergieforschung

Vom Wind zum Drehmoment mit dem "Smart Rotor" beschreibt den Fokus des DLR in der Windkraftforschung. DLR-Forscher setzen dabei ihr Know-how aus der Luftfahrt für leistungsstärkere, leisere und leichtere Windkraftwerke ein.

Bei einem Hubschrauber wird der dynamische Auftrieb durch die anströmende Luft an den Rotorblättern erzeugt. Diesen Vorgang kennen Wissenschaftler im DLR bis ins Detail. Die Gesetze dabei gelten auch im umgekehrten Fall, wenn eine vorhandene Luftströmung eine Windkraftanlage antreibt, die effizient Strom erzeugen soll. Ob an Land oder auf dem Meer, Windkraftanlagen zählen in Deutschland und weltweit zu den wichtigsten Technologien für eine nachhaltige Energieversorgung. Um diese Ziele zu erreichen, ist neben einer Ausweitung der Flächen für Windparks und einem Offshore-Ausbau auch eine deutliche Leistungssteigerung der Windkraftanlagen erforderlich. Gleichzeitig sollen sich die Windräder leiser drehen als bisher und die Kosten für die Herstellung und Wartung sollen sinken.

Kenntnisse in Aerodynamik, Aeroelastik und Aeroakustik spielen für die Windenergietechnologie eine wichtige Rolle. Das DLR bietet Know-how in diesem Bereich für Unternehmen der Windbranche, die sich auf einem internationalen Markt mit zunehmend harter Konkurrenz behaupten müssen. DLR-Forscher können mit ihren Kompetenzen für viele Herausforderungen Antworten finden.

Leichter und größer: Windkraftanlagen der Zukunft

Fachleute gehen davon aus, dass einzelne Windräder in Zukunft eine Leistung von bis zu 20 Megawatt haben werden. Würden Anlagenbauer eine Windturbine in der heutigen Bauweise so weit vergrößern, wäre ein einzelnes Rotorblatt mehr als 100 Meter lang und deutlich über 100 Tonnen schwer. Rotorblätter in konventioneller Glasfaserbauweise sind dafür nicht nur zu schwer, sie sind auch nicht ausreichend steif. Unter anderem können die sich unter der Windlast biegenden Blätter den erforderlichen Mindestabstand zum Turm nicht mehr einhalten. Für die heute angestrebten Leistungsklassen müssen Bauweisen und verwendete Materialien an die neuen Anforderungen angepasst werden. DLR-Forscher entwickeln Rotorblätter mit einem hohen Anteil an Karbonfasern (CFK), die fünfmal fester und steifer sind. Funktionsleichtbau sorgt zudem für eine höhere Stabilität der Rotorblätter. Gleichzeitig können automatisierte Produktionsprozesse die Herstellungskosten deutlich senken.

Sensorik und intelligente Steuerung

Mit einer intelligenten Sensorik und Steuerung müssen Rotorblätter auch bei stärkeren Windböen nicht gedrosselt werden. Das DLR kann hierzu mit der Entwicklung von Smart Blade z. B. durch adaptive Rotorblätter und einem in sich beweglichen Rotorblatt mit einer so genannten Droop-Nose beitragen. Die Windkraftanlage der Zukunft ist nicht nur leistungsstärker, sie soll auch zuverlässiger sein, leichter zu fertigen und besser zu warten. Das DLR wird ganze Windenergieanlagen oder einzelne Komponenten an seinen Versuchseinrichtungen prüfen. Dabei arbeiten DLR-Forscher sowohl mit numerischen Simulationen als auch in europaweit einzigartigen Windkanälen. Im Forschungsverbund Windenergie (DLR, ForWind, IWES) wird die notwendige Test-Infrastruktur für alle wichtigen Aspekte zur Untersuchung von Windenergieanlagen zur Verfügung gestellt.

Wie weht der Wind ums Windkraftwerk?

Kompetenzen für die Windenergienutzung im DLR kommen auch aus dem Bereich Fernerkundung. DLR-Forscher arbeiten mit Hilfe von Satellitendaten an noch präziseren Vorhersagen für die Windgeschwindigkeiten an den Standorten einzelner Anlagen oder Parks. Diese Vorhersagen helfen Windrad-Betreibern ihre Anlagen optimal zu steuern und die Stromeinspeisung ins Netz genau vorherzusagen. Im Bereich der Systemanalyse bestimmt das DLR die Windpotentiale auf globaler und lokaler Ebene. Mit diesen Informationen können Investoren unterschiedliche Standorte für Windkraftanlagen besser einschätzen. Mit optischen Abtastsystemen, sogenannten Lidar-Systemen, lassen sich außerdem die Windströmungen und ihre Wechselwirkung innerhalb ganzer Windparks erfassen. Das ist auch Voraussetzung für ein besseres Verständnis des aero-akustischen Verhaltens und trägt damit zur Verbesserung des Lärmschutzes für die ansässige Bevölkerung bei. So können Anlagenbauer Windparks in Zukunft besser auslegen.

Zuletzt geändert am: 15.11.2013 14:31:23 Uhr

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  • http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10199/445_read-5792/

Präzise Windvorhersagen ermöglichen eine bessere Anlagensteuerung

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Mit Hilfe von Satellitendaten und LIDAR-Messungen können präzisere Windvorhersagen gemacht werden.

Downloads

  • DLR Windkraftforschung (1,94 MB)
    (http://www.dlr.de/dlr/Portaldata/1/Resources/documents/2012_1/22888_PRP_Windenergie_web.pdf)