FLAMINGO: Ganzheitlich optimierte individuelle Blattwinkelverstellung im Feld- und Modellversuch

Auf einen Blick

• Das Forschungsprojekt FLAMINGO untersucht, inwiefern die individuelle Steuerung von Rotorblättern nicht nur Ermüdungserscheinungen und Schall reduzieren kann, sondern auch, wie weit sich die Leistungsausbeute positiv beeinflussen lässt.
• Ziel des Gesamtprojektes ist die Entwicklung eines ganzheitlichen optimierten Steuerungssystems der Blattwinkel (IPC).
• Das Fraunhofer IWES ist dabei in einem Teilprojekt für eine fundierte Datengrundlage und deren Auswertung verantwortlich. Auf dieser Basis will das Institut Optimierungsmöglichkeiten für IPC entwickeln.

Herausforderung

Moderne Windenergieanlagen verfügen über Rotordurchmesser von mehr als 100 Metern. Diese enorme Spannweite führt dazu, dass Rotorblätter in einer Umdrehung stark variierenden Windgeschwindigkeiten vor allem an den Blattspitzen ausgesetzt sind. Eine Steuerung, die dieses Phänomen berücksichtigt, kann nicht nur den Stromertrag einer Turbine verbessern, sondern auch Ermüdungsschäden durch Blattwinkelfehlstellungen vermeiden.

Auf heutigen Turbinen wird allerdings in der Regel eine Steuerung genutzt, die alle Blattwinkel gleichzeitig an die Gegebenheiten anpasst (CPC). Der Nachteil dabei ist, dass bei Reduktion des Anstellwinkels aller Rotorblätter auch der Energieertrag der Windenergieanlage deutlich absinken kann.

Lösung

Eine Alternative ist eine Steuerung, die die Blattwinkelverstellung individuell steuert (IPC) und so dem variierenden Strömungsprofil besser Rechnung trägt. Im Forschungsprojekt FLAMINGO steht die ganzheitliche Untersuchung der Nutzung einer solchen Steuerung im Fokus, die nicht nur die Energieausbeute einer Windenergieanlage verbessert und Ermüdungserscheinungen reduziert, sondern auch niedrigere Schallemissionen verursacht und das Strömungsfeld hinter dem Rotor positiv beeinflusst. Dieses Projekt wird auch die Messung der Ovalisierung und Spannung von Blattlagern im Zusammenhang mit IPC untersuchen. 

Mehrwert  

Das Fraunhofer IWES hat in einem Teilprojekt vor allem die Erfassung und Auswertung der Datenbasis im Fokus: historische Messdaten einer kommerziellen Windenergieanlage, die bereits eine IPC-Regelung einsetzt; hochaufgelöste Daten einer kommerziellen Windenergieanlage gemessen im Feldversuch und Daten aus Messungen an den Forschungswindenergieanlagen des Testfelds WINSENT. Das Anwendungszentrum für Windenergiefeldmessungen (AWF) des Instituts verfügt über die Expertise derartige Messdaten zu erfassen und auszuwerten. Auf dieser Basis sollen Optimierungsmöglichkeiten von IPC entwickelt werden.