FLOW: Atmospheric Flow, Loads and pOwer for Wind energy

Auf einen Blick

• Das Ende der technischen Entwicklung von Windenergieanlagen ist noch nicht erreicht. Anlagenhersteller entwickeln bereits Windturbinen mit Höhen bis zu 300 Metern.
• Die Wechselwirkungen von atmosphärischen Strömungen und Windenergienutzung sind in diesen Höhen bislang weitgehend unbekannt.
• Diese Lücke wird das europäische Verbundvorhaben FLOW schließen und ein Open-Source-Tool zur Ertragsvorhersage von Windparks in diesen neuen Dimensionen entwickeln.
• Das Fraunhofer IWES erarbeitet Simulationsmodelle und Validierungsfälle, in die auch Daten aus Feldtests am Testgelände Bremerhaven einfließen.

Herausforderung

Um ihr Ziel zu erreichen, 2050 der erste klimaneutrale Kontinent zu sein, braucht die Europäische Union einen großen Bestand von Windparks: Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 300 GW offshore und 760 GW onshore werden benötigt. Um diese Leistung bereitstellen zu können, konstruieren Windenergieanlagenhersteller immer größere Turbinen: In der Pipeline sind bereits Entwicklungen von Anlagenhöhen bis zu 300 Metern und Leistungswerten bis 30 MW. Doch je größer die Turbinen werden, desto stärker werden die Rotorblattenden von turbulenten atmosphärischen Strömungseigenschaften beeinflusst.

Lösung

In diesen Höhen und dieser Größenordnung der Anlagentechnik sind die atmosphärischen Bedingungen für die Windenergienutzung bislang weitgehend unerforscht. Hier setzt das europäische Verbundprojekt FLOW an. Ziel der Projektpartner ist die Entwicklung neuer Vorhersagemethoden für Ertragsgutachten und Lastverhalten großer Offshore- und Onshore-Windenergieanlagen von bis zu 400 Metern Höhe.

Dabei wird das Wissen über atmosphärische Strömungsphysik und das Zusammenspiel zwischen dem Geschehen im Windpark (Mikroskala) und großräumigen Prozessen (Mesoskala) verbessert. Phänomene wie Interaktionen zwischen Parks oder topografische Turbulenzen und Wake-Effekte können so besser verstanden und berücksichtigt werden. FLOW wird Simulationsinstrumente entwickeln, validieren und für die Industrie zugänglich machen. Am Ende steht ein Open-Source-Tool zur Ertragsvorhersage von Windparks in diesen neuen Dimensionen.

Mehrwert

Das Fraunhofer IWES wird unter anderem Validierungsfälle erarbeiten, an denen die entwickelten Simulationsmodelle überprüft werden. Dabei werden unter anderem Daten aus Feldtests im Testgelände rund um die 8-MW-Anlage in Bremerhaven genutzt. Darüber hinaus ist das Fraunhofer IWES auch an der Erarbeitung der Modelle beteiligt, mit denen die Wechselwirkungen innerhalb des komplexen Systems aus atmosphärischen Einflüssen und Windenergieanlagen simuliert werden.