2021-06-01  –  2024-11-30

818.141,94 EUR

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Fakultät 4 - Maschinenwesen - Chair for Wind Power Drives, Aachen, Nordrhein-Westfalen

03EE3048A

Windenergieanlagen - sonstige Komponenten [EB1215]

01233267/1  –  RealTimeWT-Tower - Echtzeitanalyse des dynamischen Verhaltens und Schädigungsprognose von WEA-Türmen

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE3)

Energie

Die Bundesregierung plant bis zum Jahr 2050 80% des Strombedarfs aus Erneuerbaren Energien (EE) zu beziehen. Die Windenergie stellt unter den EE dabei einen zentralen Baustein zur Umsetzung dieses Ziels dar. Daher ist eine Steigerung der Wirtschaftlichkeit bestehender und neuer Windenergieanlagen (WEA) unerlässlich. Der höchste Anteil der Gesamtkosten einer WEA entfällt auf den Turm, sodass eine kosteneffiziente Auslegung und Wartung dieser Komponente ungenutztes Potential zur Reduktion der Stromgestehungskosten erschließen kann. Die Abweichungen zwischen der Planung von WEA und ihrem Realbetrieb führen zwangsläufig zu Unsicherheiten, die sowohl wirtschaftliche als auch sicherheitsrelevante Auswirkungen haben können. Dabei hängt die Standsicherheit, Betriebsfähigkeit und Verfügbarkeit von WEA maßgeblich von den dynamischen Schwingeffekten und den durch sie hervorgerufenen Strukturschädigungen ab. Als Lösungsansatz kann eine individuelle Dokumentation der kumulierten Schwingungshistorie in Folge spezifischer Schwingungsereignisse von WEA gesehen werden. Das Projektziel des vorliegenden Antrags ist der Aufbau eines Systems bestehend aus einer realen WEA die mit der entsprechenden Sensorik bestückt ist und einem validierten und echtzeitfähigen Referenzmodell dieser WEA, welches mit der verbauten Sensorik gekoppelt ist und den Betrieb der Anlage überwacht. Die gemessenen Schwingungen werden fortwährend abgeglichen und ausgewertet. Eine derartige Kopplung der real auftretenden Schwingungseffekte mit den Modellen der Schädigungseffekte während der Betriebszeit ermöglicht eine Beurteilung des Anlagenzustandes in Echtzeit. Hierdurch kann eine prophylaktische bzw. bedarfsgetriebene Wartungsstrategie verfolgt werden. Zudem erlaubt die Gewinnung realer Messdaten weitereichende Möglichkeiten zur Validierung und Weiterentwicklung von Prognosemodellen (z.B. wirbelerregte Querschwingungen). Somit können die Erkenntnis auch in den Auslegungsprozess neuer Anlagen einfließen.