Das Projekt DFWind (Deutsche Forschungsplattform für Windenergie) ist ein vom BMWi gefördertes Projekt des Forschungsverbundes Windenergie (FVWE). Das Projekt wird gemeinsam von allen Verbundpartnern des FVWE vorangetrieben: ForWind, dem Zentrum für Windenergieforschung der Universitäten Oldenburg, Hannover und Bremen, dem Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Projektüberblick
Der FVWE beabsichtigt mit einer umfangreichen forschungstechnischen Ertüchtigung im Rahmen von DFWind den Ausbau der Forschungsinfrastruktur „DLR ProWind“ (Plattform for Research on Wind Energy) zu einer weltweit einzigartigen Basis zur ganzheitlichen Forschung und Entwicklung um das Thema Windenergie. Das Projekt hat eine Gesamtlaufzeit von 5 Jahren, wobei das Projekt in zwei Phasen gegliedert wird. Während in der ersten Phase die Entscheidung für einen Anlagenhersteller, die gemeinsame Erarbeitung eines Anlagenkonzeptes mit diesem und der Aufbau und die Entwicklung aller bereits vor der Errichtung der Anlagen erforderlichen Instrumente und Maßnahmen das Ziel ist, sollen in der daran anschließenden Phase die Windenergieanlagen gebaut, errichtet und parallel dazu instrumentiert werden, sämtliche Systeme miteinander über die zentrale Datenerfassung vernetzt werden und erste Untersuchungen zur Validierung durchgeführt werden. Außerdem sollen bereits vor und während des Aufbauvorganges Messungen im Bereich der Meteorologie, der Akustik und der Geotechnik durchgeführt werden.
Auf dieser Basis soll die Bearbeitung zahlreicher Themen entlang der gesamten Wirkungskette in bisher unerreichbarer Qualität bearbeitet werden können, mit dem Fokus auf der Interaktion der Subsysteme im Gesamtsystem Windenergieanlage auch unter Berücksichtigung der gegenseitigen Beeinflussung von zwei separaten Windenergieanlagen (WEAs) bis hin zur Wirkung auf das Verbundnetz.
Instrumentierung
Zu diesem Zweck sollen zwei höchstinstrumentierte Multimegawatt-Windenergieanlagen (2,5 MW bis 3,5 MW) errichtet werden nebst einer kleineren „Experimental-WEA“ im Bereich 500 kW (Umsetzung in einem separaten Vorhaben). Zusätzlich wird das Gelände über einen IEC-konformen Meteorologiemasten verfügen und über ein experimentelles Messmastarray zur Vermessung der turbulenten Struktur des Windfeldes und Verwirbelungen im Nachlauf der Windenergieanlagen. Weiterhin ist es vorgesehen, mit LiDAR-Geräten das Windfeld dreidimensional zu vermessen und mithilfe von Akustikmessgeräten die Schallemissionseigenschaften der WEAs zu vermessen.
Im Bereich der Rotorblätter und Aerodynamik sollen sowohl optische Verfahren mithilfe von Kameras als auch Sensornetzwerke innerhalb der Rotorblätter eine umfangreiche Vermessung von Lasten, der Anströmung und dem dynamischen Verhalten der Blätter ermöglichen. Für ein ganzheitliches Verständnis der physikalischen Zusammenhänge im Blatt wird zudem der Produktionsprozess permanent begleitet, um ein hochgenaues Blattmodell zu generieren. Dieses wird benötigt um Schwingungsanalyse, aerodynamische und strukturelle Messungen durchführen und auswerten zu können sowie zur Validierung von Auslegungstools.
Um ein besseres strukturdynamisches Verständnis über den Anlagenturm und die Gründung zu erhalten, soll eine umfangreiche Instrumentierung des Fundamentes, der Vergussfuge, des Turms und der Flanschverbindungen erfolgen. Es ist geplant, Beschleunigungsaufnehmer, Dehnungsmessstreifen, Inklinometer, Positionsmessgeräte und Messschrauben an unterschiedlichen Stellen auf und unterhalb des Fundamentes, an der Vergussfuge, am Turmfuß und Turmkopf und an Flanschverbindungen anzubringen. Ziele sind dabei unter anderem die Feststellung von Verschiebungen und Schiefstellungen der Anlage über die Lebensdauer und in Relation zu den zyklischen Lasten, Verbesserungen im Bereich der Lebensdauerabschätzung und neue Erkenntnisse für die Anlagenmodellierung.
Datenerfassung, Regelung und Gesamtdynamik
Eine leistungsfähige Datenerfassung sammelt sämtliche Messdaten an zentraler Stelle und gibt diese für Experimente am Standort in Echtzeit aus. Über ein Webinterface ist der unkomplizierte Zugriff auf die Daten von jedem beliebigen Standort in kürzester Zeit möglich.
Diese Daten bilden außerdem die Basis für die Forschung mithilfe der experimentellen Anlagenregelung, welche es ermöglicht, in einem sicheren Rahmen sowohl neue Regelungsalgorithmen zu erproben als auch die Ansteuerung experimenteller Aktuatoren (vgl. SmartBlades) zu implementieren.