Verbundvorhaben: FANFOLD - Schnelle maschinell angelernte nichtlineare Rotorblattanalyse; Teilvorhaben: Reduktionsmodell für die schnelle nichtlineare Struktursimulation von Faserverbund-Rotorblättern
Zeitraum
2020-09-01 – 2024-08-31
Bewilligte Summe
348.216,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EE3028A
Leistungsplansystematik
Windenergieanlagen - Rotoren, Rotorblätter [EB1211]
Verbundvorhaben
01210991/1 – FANFOLD - Schnelle maschinell angelernte nichtlineare Rotorblattanalyse
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE3)
Förderprogramm
Energie
Die Performance und Zuverlässigkeit des Rotorblattes ist entscheidend für die Effizienz einer WEA. Die Blätter machen einen Großteil der Anlagenkosten aus – Ihre Reparatur- und Wartungskosten sind vergleichsweise hoch. Rotorblätter müssen weniger störanfällig und reparaturbedürftig werden. In diese Richtung, Reparatur- und Wartungsaufwand zu senken, weisen auch Konzepte der vorausschauenden Wartung ('predictive maintenance') und des Digitalen Zwillings, die in der Zukunft voraussichtlich einen signifikanten Teil der Gewinne im Rotorblattmarkt verantworten werden. Voraussetzung zur Umsetzung o.g. Konzepte ist eine schnelle Analysemethode für Faserverbundstrukturen (Vorhersage und Bewertung von Schadensprogression und Lebensdauer). Für die Gesamtsimulation des Rotorblattes dienen heute hierzu FE-Analysen unter Verwendung linear-elastischer Materialmodelle. Nichtlineare Effekte durch Schäden oder gar eine kontinuierliche Schadensevolution müssen in kleinerem Maßstab durch Experimente oder Detailsimulationen aufwändig untersucht werden. Um einen Schritt weiter zu gehen und z.B. den Einfluss nichtlinearer, progressiver Schädigungsprozesse auf die Aeroelastik und Lebensdauer zu erfassen oder oder um der quasistatischen Simulation im Entwurf weniger konservative Abminderungsfaktoren zugrunde legen zu können, müsste die Gesamtsimulation am Rotorblatt direkt unter Berücksichtigung progressiver Schädigungsprozesse erfolgen (Lastumlagerungseffekte). Hindernisse sind bislang der zu hohe Berechnungsaufwand und die kostspielige experimentelle Charakterisierung existierender Materialmodelle. Zwei Themenschwerpunkte sind zu adressieren, um diesen Herausforderungen zu begegnen. 1. Entwicklung einer neuartigen, nichtlinearen und schnellen Struktursimulation auf Blattebene 2. Senkung des Materialcharakterisierungsaufwandes durch maschinelles Lernen Zeil dieses Teilprojektes ist die unter Punkt eins genannte, valide, effiziente und kostengünstige nichtlineare Rotorblattsimulation.