Arbeitsgruppe

Entwurf, Regelung und Simulation

Betrachtung des Gesamtsystems Windenergieanlage

Die Arbeitsgruppe "Entwurf, Regelung und Simulation" betrachtet das System Windenergieanlage in allen Bereichen: von Hydrodynamik über Wechselwirkungen des elektrischen Netzes und Regelung hin zu Aeroelastizität und Lastverteilungen in Windparks. Die Untersuchung dieser Teilbereiche können durch ihre Betrachtung im Gesamtsystem optimiert werden. Die Forschung umfasst Entwurf, Modellierung und Simulation der jeweiligen Subsysteme im Kontext der gesamten Anlage.

 

Schwerpunkte

Das Ziel der Reglerentwicklung besteht darin, die Windenergieanlage in allen Umgebungsbedingungen in einem sicheren Betrieb zu garantieren und dabei möglichst hohen Energieertrag bei kontrollierbaren strukturellen Lasten zu erhalten. Hierbei konzentriert sich unsere Forschung auf:

  • Einzelblattverstellung und Herabstufung der Anlagenleistung
  • Basisreglerentwicklung
  • Lidarbasierte Regelung

Diese Methoden können auch kombiert zur Verlängerung der Anlagenlebensdauer eingesetzt werden.

In der Forschung zu schwimmenden Windenergieanlagen werden viele Kompetentzen des Teams zusammengeführt: Es umfasst den Konzeptentwurf optimierter schwimmender Substrukturen unter Berücksichtigung probablistischer Entwurfsmethoden. Die daraus abgeleiteten reduzierten linearen und nichtlinearen Modelle werden genutzt, um spezielle Regelungskonzepte  zu  entwerfen um den Herausforderungen der Wechselwirkungen von Wellenlasten mit der weichen Tragkonstruktion zu begegnen.

Für große, direkt angetriebene Generatoren (>10MW) ist es erstrebenswert, die Gesamtmasse zu reduzieren, um die Wirtschaftlichkeit der Windenergieanalge zu steigern. Hierbei müssen Aspekte der systemdynamischen Stabilität berücksichtigt werden. Mit Hilfe eines interdisziplinären Ansatzes soll am SWE eine minimale Generatormasse erreicht und gleichzeitig Resonanzen im Antriebsstrang vermieden werden. Dieser Ansatz berücksichtigt neben den mechanischen Komponenten und aeordynamischen Einflüssen auch den Einfluss der magnetischen und elektrischen Eigenschaften des Generators; besonders bei Biegungen im Antriebsstrang auf Grund von verringerter Steifigkeit.

Im Windpark sind die strukturellen Belastungen von Windturbinen höher als unter ungestörter Anströmung. Unter Einsatz von numerischen Methoden wird am SWE daran gearbeitet, den Einfluss von Windparkeffekten auf die Strukturlasten zu quantifizieren. Hierbei werden neue Windpark-Regelungskonzepte zur Maximierung der Leistung betrachtet und analysiert, welche Auswirkungen auf die Belastung der Windenergieanlagen auftreten.

Team COSI

Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Telefon: +49 711 685-68240

Kontakt

 

Team: Entwurf, Regelung und Simulation

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