Forschung

 Querschnittsbereiche

 Lehre

 Praktikantenamt

 Fastlinks

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Versuch und Messtechnik

Die Arbeitsgruppe Versuch und Messtechnik beschäftigt sich mit sämtlichen Messverfahren rund um die Windenergie. So stehen für standardkonforme Leistungs-und Lastmessungen nach IEC 61400-12/-13 eine entsprechende Messdatenerfassungsanlage und ein meteorologischer Messmast mit einer Gesamthöhe mit bis zu 120m zur Verfügung. Hiermit wurden in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Windenergieinstitut DEWI Zertifizierungsmessungen des Prototypen M 5000 der Firma AREVA Wind (5MW, 116m Rotordurchmesser) sowie des Prototypen SDD110 der Firma Schuler (2,7MW, 110m Rotordurchmesser) durchgeführt.

Ein weiterer Arbeitsbereich beschäftigt sich mit der Erfassung von Windfeldern mittels der Lidar Technologie (Light Detection and Ranging). Diese Technik gewinnt durch die erhöhten Kosten für Messmasten und die Forderung nach zeitlich und räumlich hoch aufgelösten Windfeldmessungen in der Windenergiebranche immer mehr an Bedeutung. So werden seitens der Arbeitsgruppe Lidar Messungen vom Boden in flachem und bergigen Gelände wie auch offshore (Nord- und Ostsee, Mittelmeer) durchgeführt und an der Entwicklung eine schwimmenden Lidar Boje mitgearbeitet. Für Lidar-Anwendungen von der Gondel einer Windenergieanlage (WEA) wurde eigens ein Scanner von der Gruppe entwickelt, der es erlaubt, das herannahende Windfeld oder den Nachlauf einer WEA an diskreten Punkten abzutasten. Die gewonnenen Messdaten werden für die gondelbasierte Leistungskurven- und Lastmessung sowie für prädiktive Regelung (s. Arbeitsgruppe Regelung, Optimierung und Monitoring)  herangezogen. In Zusammenarbeit mit der dänischen DTU werden des Weiteren Untersuchungen des Nachlaufs von WEA durchgeführt. Im Task 32 „LIDAR“ der Internationalen Energieagentur IEA wird eng mit der DTU und dem amerikanischen Forschungszentrum NREL zusammengearbeitet. Der SWE leistet wertvolle Beiträge im Subtask I “Calibration and classification of lidar devices” ( Leitung DTU) und im Subtask II “Procedures for site assessment” (Leitung NREL). Der Subtask III „Procedures for turbine assessment“ wird vom SWE selbst geleitet.

Team

Stefan Baehr
Oliver Bischoff
Francesca Calarco
Florian Haizmann
Martin Hofsäß
Christian Molter
David Schlipf
Maayen Wigger
Ines Würth (Gruppenleiterin)

Forschungsprojekte

ANWIND - Anwendungsorientierte Windfelderforschung und -messung
für Windenergieanlagen


Projektinhalt

  1. Schaffung neuer Erkenntnisse über die Beschaffenheit des Windfeldes und dessen Charakteristiken
  2. Entwicklung neuer Messgeräte und Erprobung neuer Messmethoden zur Erfassung des Windfeldes sowohl vor als auch an der Anlage
  3. Untersuchung der Einflüsse des Windfeldes auf den Anlagenbetrieb in Messkampagnen on- und offshore
  4. Erprobung neuer Regelungskonzepte unter Berücksichtigung der theoretischen Windfelderkenntnisse und Einbeziehung der neu entwickelten Messsensorik

Projektleitung

Universität Stuttgart, SWE

Projektpartner

Senvion GmbH

Zuwendung

BMWi_Office_Farbe_de_WBZ

Laufzeit

Januar 2016 bis Dezember 2018

Kontakt

Dipl.-Ing. Florian Haizmann

 

VORKAST : Optimierung der Auslegung und Betriebsführung von Kombikraftwerken und Speichertechnologien mittels Kürzestfristvorhersagen der Wind- und PV-Leistung


Projektinhalt

Kürzestfirstvorhersagen der Wind- und PV-Leistung sind wichtige Parameter für die optimale Betriebsführung von regenerativen Kombikraftwerken (KB). Im Rahmen dieses Vorhabens sollen die notwendigen Kürzestfirstvorhersagen (Wind und PV) für den Zeitbereich 0 - 60 Minuten mit hoher zeitlicher Auslösung entwickelt werden. Die Kürzestfirstprognosen zusammen mit operationellen Prognosen der Wind- und PV-Einspeisung sowie der Last dienen dann u.a. als Eingangsparameter für das am ZSW vorhandene Modell P2IONEER für eine optimierte Auslegung und Betriebsführung von KB. Nach Entwicklung und Erprobung der neu entwickelten Verfahren wird ein mehrmonatiger Onlinetest mit realen Wind- und PV-Anlagen in einem Testgebiet durchgeführt in den auch Anlagenbetreiber und regionale Energieversorger eingebunden werden.

SWE-Beitrag

  • Enwicklung von Kürzestfristvorhersagestrategien mittels ultra long-range Lidar mit einer Messentfernung von bis zu 10km
  • Echtzeitfähige Windleistungsvorhersage unter Einbeziehung der dynamischen Variabilität des Windes
  • Test des entwickelten Vorhersagestrategien im Onlinebetrieb auf einer Windenergieanlage

Projektpartner

  • Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)
  • Universität Stuttgart – Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie (SWE)

Zuwendung

BMWi_Office_Farbe_de_WBZ

Laufzeit

September 2014 - Februar 2017

Kontakt

Dipl.-Ing. Ines Würth

 

LUI: Ludwigsburg Intermodal. Ausbau des Bahnhofs Ludwigsburg zur intermodalen Mobilitäts-Drehscheibe als Bestandteil und Stufe zum Wohlfühlbahnhof


Projektinhalt

Im Rahmen des Vorhabens „Umbau Bahnhof Ludwigsburg zum Wohlfühlbahnhof“ wurde das Projekt „LUI Ludwigsburg Intermodal“ vom Städtebau-Institut beantragt. Das Projekt LUI gehört zum „Schaufenster Elektromobilität“ und wird dort mit anderen Projekten aus der Schaufensterregion zu „LivingLab BWe mobil“ verknüpft. Das Städtebau-Institut ist für eine Struktur zum Aufbau des Car- und Pedelec-Sharings zuständig. Im Projekt LUI soll somit ein innovatives Geschäftsmodell für elektromobiles Car-Sharing erprobt werden: Dazu wird die Integraton von Car-Sharing in intermodale Wegeketten und intermodale Infrastruktur (Bahnhof, Park&Ride, Lade- und Parkplatzmanagement etc.) sowie die Integration des innovativen Car-Sharings in das Flottenmanagement von Kommunen / Unternehmen sowie in das Management des privaten Pendler-Verkehrs getestet. Neben Potenziellen Standorten für Ladesäulen wird ebenfalls wird der Ausbau erneuerbarer Energien im Umfeld des Bahnhofs geprüft, um eine CO2-neutrale Energieversorgung für die alternativen Mobilitätskonzepte zu gewährleisten. Ein noch zu entwerfendes Klimaschutzkonzept wird den Ausbau regenerativer Energien berücksichtigen.

Quelle: Städtebau-Institut (gekürzt)

SWE-Beitrag

  • Vermessung des Windpotenzials am Ludwigsburger Bahnhof
  • Potenzialanalyse für die Energieerzeugung mittels Windkraft

Projektpartner

  • Universität Stuttgart – Städtebau-Institut (SI, Projektleitung)
  • Universität Stuttgart – Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie (SWE)

Finanzierung

Ausftragsforschung

Laufzeit

November 2014 - Februar 2016 (Beitrag SWE)

Kontakt

BSc. M. Wigger

 

KonTest – Konzeption für ein Windenergie-Testfeld in bergig-komplexem Gelände


Projektinhalt

Das Ziel des BMWi-geförderten Verbundvorhabens ist die Konzeption eines süddeutschen Windenergietestfeldes im bergig-komplexem Gelände. Dies umfasst neben der grundlegenden Konzeptfindung auch die Suche nach einem geeigneten Standort in Baden-Württemberg oder Bayern. Auf Basis dieser Konzeption soll im Anschluss, nach Projektende, ein Testfeld mit ein bis zwei Forschungswindenergieanlagen der 600 bis 900 Kilowatt-Klasse realisiert werden. Das Testfeld soll der Vorbereitung, Erprobung und Validierung neuer Technologien hinsichtlich Materialien, Konstruktionsweisen, Aerodynamik, Lastenkontrolle, Lärmreduktion, Fertigungstechnik, Betriebsführung, Messtechnik und Monitoring von Windenergieanlagen dienen. Weitere Untersuchungen gelten der Speicherung und der Netzintegration elektrischer, erneuerbarer Energie. Themen der landschaftsästhetischen und ökologischen Begleitforschung werden, nicht zuletzt aus den Erfahrungen im Offshore Testfeld „alpha ventus“, als sehr wichtig angesehen und ebenfalls in der Konzeption sowie im späteren Betrieb des Testfeldes von Bedeutung sein.

SWE-Beitrag

  • Projektleitung KonTest
  • Erarbeitung eines Lastenheftes und anschließende Findung einer geeigneten Forschungswindenergieanlage
  • Erarbeitung eines Lastenheftes zur messtechnischen Ausstattung und Infrastruktur des Testfeldes
  • Windmessungen an potentiellen Standorten

Projektpartner

  • Universität Stuttgart
    • Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie (SWE)
    • Institut für Aerodynamik und Gasdynamik (IAG)
    • Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK)
  • Technische Universität München
    • Lehrstuhl für Statik (LST)
    • Fachgebiet für Landschaftsarchitektur Regionaler Freiräume (LAREG)
    • Lehrstuhl für Windenergie
  • Karlsruher Institut für Technologie
    • Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK)
    • Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik (IBF)
    • Stahl- und Leichtbau Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine (VAKA)
  • Universität Tübingen
    • Lehrstuhl für Umweltphysik am Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG)
    • Physische Geographie und Geoinformatik (Geoinf)
  • Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff- Forschung Baden Württemberg

Zuwendung

BMWi_Office_Farbe_de_WBZ

Laufzeit

November 2013 - Oktober 2015

Kontakt

Dipl.-Ing. J. Anger

 

LIDAR II - Entwicklung gondelbasierter LiDAR-Technologien für die Messung des Leistungsverhaltens und die Regelung von Windenergieanlagen


Projektinhalt

  1. Entwicklung/Erprobung robustes gondelbasiertes LiDAR
  2. Erprobung LiDAR-Regelung
  3. Leistungscharakteristik und -monitoring bei inhomogener Einströmung

SWE-Beitrag

  • Stationäres Leistungs- und Ertragsverhalten mit gondelbasiertem LiDAR im Offshore Testfeld
  • Untersuchung des einströmenden Windfeldes
  • Prädiktive Regelung mit gondelbasierter LiDAR-Technologie zur Böenkompensation und Ertragsoptimierung

Projektpartner

  • Universität Stuttgart – Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie
  • ForWind – Universität Oldenburg
  • Deutsches Windenergie Institut GmbH (DEWI)
  • Fördergesellschaft Windenergie e.V. (FGW)
  • AREVA Wind GmbH

Zuwendung

BMWi_Office_Farbe_de_WBZ

Laufzeit

November 2010 - Oktober 2014

Kontakt

Dipl.-Ing. S. Raach

 

Lidar complex – Entwicklung von Lidar-Technologien zur Erfassung von Windfeldstrukturen hinsichtlich der Optimierung der Windenergienutzung im bergigen, komplexen Gelände


 

Projektinhalt

  1. Messverfahren im komplexen Gelände
  2. Windfelduntersuchung und Modellierung
  3. Übertragung der Ergebnisse auf WEA-Kenngrößen

 

SWE-Beitrag

  • Meteorologische Messungen nach IEC an einem komplexen Standort
  • Lidar Messungen im IEC konformen und komplexen Gelände
  • Entwicklung von Messstrategien für Lidar Messungen im komplexen Gelände
  • Simulation und Auswertung eines realen WEA-Modells im IEC konformen Gelände
  • Simulation und Auswertung generischer WEA-Modelle im komplexen Gelände
  • Erstellung und Validierung eines Windfeldgenerators

 

Projektpartner

  • Universität Tübingen, Zentrum für angewandte Geophysik
  • Universität Stuttgart, Institut für Flugzeugbau und Institut für Aerodynamik und Gasdynamik
  • Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
  • Kenersys GmbH
  • Fördergesellschaft Windenergie e.V. (FGW)

 

Zuwendung

BMWi_Office_Farbe_de_WBZ

 

Laufzeit

Oktober 2012 - September 2015

 

Kontakt

Dipl.-Ing. M. Hofsäß

 

KIC Inno Energy – NEPTUNE


Projektinhalt

Das Hauptziel dieses Projekts besteht in der Entwicklung einer schwimmenden Plattform bzw. einer Boje für meteorologische und ozeaonographische Messungen auf hoher See. Für die Messungen des Windfelds soll zu diesem Zweck ein Lidar-Gerät eingesetzt werden. Weitere Ziele im Rahmen dieses Projekts sind u.a die Entwicklung von Verfahren zur Kompensation von Auswirkungen der Bewegung solch einer schwimmenden Plattform, auf die Messung des Windfelds. die Aufbereitung der gesammelten Daten für mögliche Anwender im Bereich der Windenergie sowie die Entwicklung von Methoden welche ,basierend auf Messdaten dieser Boje, eine genauere Vorhersage von Wind und Wellenbedingungen ermöglichen.

SWE-Beitrag

Mitarbeit und Betreuung von Messkampagnen der Boje sowie des Lidar-Systems. Analyse und Weiterverarbeitung der bei diesen Messkampagnen erfassten Messdaten.  Entwicklung von Methoden zur Kompensation der Bojenbewegung auf die Lidar-Messung sowie. Entwicklung von Software-Lösungen zur Aufbereitung der gesammelten Daten für Anwendungen im Bereich der Windenergie.

Ausserdem beratende Tätigkeit bei der Lidarbeschaffung, Kalibrierung, Zertifizierung und Evaluation für einen Einsatz auf einer schwimmenden Plattform.

Projektpartner

IREC, GasNatural, UPC-RSLab, UPC-LIM, CIEMAT, SIMO 

Finanzierung

KIC InnoEnergy

Laufzeit

Dezember 2011-Oktober 2014

Kontakt

Dipl.-Ing. O. Bischoff

 

MaRINETMarinet


Projektinhalt

MaRINET ist ein von der EU gefördertes Projekt, um die Entwicklung von erneuerbaren Technologien auf See zu beschleunigen, Hierzu gehört neben der Offshore Windenergie auch Gezeitenturbinen, Wellenkraftwerke u.v.m. Hierzu werden von verschieden Institutionen Einrichtungen (Wind-Wellenkanäle, etc.) Firmen umsonst zur Verfügung gestellt, wobei die anfallenden Infrastrukturkosten von der EU getragen werden. Außerdem werden Forschungsinhalte bearbeitet, Testprozeduren entwickelt und standardisiert, Testmöglichkeiten verbessert und hinsichtlich der Ausbildung und Vernetzung zusammengearbeitet.

SWE-Beitrag

  • Koordinierung der Anfragen an die Einrichtungen der Universität Stuttgart (http://www.fp7-marinet.eu/USTUTT.html)
  • Mitarbeit in den Arbeitspaketen „2 Ocean Energy System Testing – Standardisation and best practice” und “Research to innovate and improve Infrastructures, technologies and techniques.”

Projektpartner

http://www.fp7-marinet.eu/about_network_partners.html

Finanzierung

EU

Laufzeit

April  2011 – März 2015

Kontakt

Dipl.-Ing.  A. Rettenmeier

 

InnWind


Projektinhalt

Die Gesamtziele des EU Innwind Projekt sind

  1. Innovatives und integriertes Design einer 10-20MW offshore WEA unter Berücksichtigung der Weiterentwicklungen in allen Teilkomponenten
  2. Hardware Demonstratoren und Modeltests von einigen kritischen Komponenten

SWE-Beitrag

  • WP1: Conceptual Design
    • External conditions (floating lidar buoy, nacelle-based Lidar)
    • Advanced contols and integrated innovative concept
  • WP4 Offshore support structures
    • Innovation and methods for floating structures
    • Structural Implementation

Projektpartner

http://www.innwind.eu/Participants.aspx

Finanzierung

EU

Laufzeit

April  2011 – März 2015

Kontakt

Dipl.-Ing. Frank Sandner

 

IEA Annex 32 – Wind Lidar for Wind Energy Deployment

Projektinhalt

Weiterentwicklung der Lidar Technologie hinsichtlich

  1. Kalibrierung und Klassifizierung
  2. Windpotenzialbestimmung im bergigen Gelände und auf schwimmenden Plattformen, Turbulenzmessung und extremen Windereignissen
  3. Anwendungen bei der Zertifizierung von Windenergieanalgen (Leistungskurven-messung und Lastbestimmung)

SWE-Beitrag

  • Arbeitspaketleitung des Subtask III „Procedures for wind turbine assessment“
  • Mitarbeit in den weiteren subtasks

Projektpartner

Weltweit

Auftraggeber

International Energy Agency (IEA)

Finanzierung

IEA Mitgliedsländer

Laufzeit

Mai 2012 - Mai 2015

Kontakt

Dipl.-Ing.  A. Rettenmeier

  

Baltic 1


Projektinhalt

Das Projekt verfolgt die Optimierung des wirtschaftlichen Betriebs großer offshore Windparks und der Erzeugung im Verbundnetz. Letztendlich soll das Projekt dazu beitragen, die Ertragsrisiken von offshore Parks unter den spezifischen meteorologischen Bedingungen der Ostsee zu verringern. Der Forschungschwerpunkt liegt dabei auf der Netzintegration von Windparks unter Einbeziehung von Leistungsprognosen und neuartiger Strategien zur Überwachung des Betriebsverhaltens der einzelnen Windenergieanlagen sowie des Windparks als Ganzes.

SWE-Beitrag

  • Weiterentwicklung von Load Monitoring Verfahren
  • Long-range LiDAR Windmessungen für Windpark Nachlaufuntersuchungen und Leistungskurvenmessungen

Projektpartner

EnBW Erneuerbare Energien GmbH, Universität Oldenburg

Zuwendung

BMWi_Office_Farbe_de_WBZ

Laufzeit

März 2011 -  Mai2014

Kontakt

Dipl.-Ing. J. Anger