Die Digitalisierung ist ein rasanter, deutlich spürbarer Prozess in der Industrie – auch in der Windenergie- und Wasserstoffbranche. Durch seine komplexen Forschungsthemen bietet das Fraunhofer IWES in jedem Bereich digitale Lösungen. Neben Standards wie Data Monitoring haben auch Themen wie Big Data und der digitale Zwilling Einzug in die Forschung gehalten. Sie werden in vielen unterschiedlichen wissenschaftlichen Themenbereichen genutzt und weiterentwickelt.
Ein großer Fokus des Fraunhofer IWES liegt unter anderem auf den digitalen Prüfständen. Die physischen Prüfstände werden genutzt, um numerische Modelle zu entwickeln und mit experimentellen Tests vollständig zu validieren. Das ermöglicht die Entwicklung neuer, nicht-physischer Prüfmethoden.
Im Dynamic Nacelle Testing Laboratory (DyNaLab) beispielsweise kann ein mechanischer Test beschrieben werden. Das Modell stellt dabei die Gondel, die umgebende Prüfinfrastruktur und die Hilfssysteme dar. Der virtuelle Gondelprüfstand kann auch die Auswirkungen elektrischer Tests auf die mechanische Struktur abbilden.
Neben unterschiedlicher intern genutzter Software stellt das IWES externen Nutzern Open Source Software zur Strömungsdynamik bereit. Die Software FOXES, eine modulare Windpark-Simulations- und Nachlaufmodellierungstoolbox, sowie iwopy, ein Framework zur Kopplung verschiedener Optimierungsmodule, bilden zusammen die Basis zur Berechnung verschiedener Optimierungsszenarien der Windenergienutzung.
Die Anwendungsfälle reichen von der Windparkoptimierung (z. B. Layoutoptimierung oder Nachlaufsteuerung) über Post-Construction-Analysen bis hin zu Studien, Vergleichen und der Validierung von Wake-Modellen. Auch in Zukunft sind weitere Open-Source-Veröffentlichungen geplant.
Die internationalen Projektpartner entwickeln einen individualisierbaren Digitalen Zwilling für Offshore-Windparks. Horizon Europe, 06/2024 – 05/2027
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Die Projektpartner verbessern die modellbasierte Bestimmung der Restlebensdauer von Windenergieanlagen mit Hilfe einer auf Maschinellem Lernen basierenden Korrektur im Simulationsverfahren. BMBF, 11/2022 - 10/2025
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Die Projektpartner entwickeln eine Methodik zur Erstellung digitaler Zwillinge von Großwälzlagern, um deren Zustandsüberwachung und Zuverlässigkeit zu verbessern. BMWK, 07/2022 - 12/2025
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Die Projektpartner erarbeiten neue Windfeldmodelle, die die Auslegung großer Windenergieanlagen verbessern und die Überarbeitung des geltenden Standards ermöglichen. BMWK, 02/2021 – 01/2025
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Die Projektpartner untersuchen die Verknüpfung von Leichtbauprinzipien und digitalisierter Fertigung von Offshore-Windenergieanlagen, um Ressourcen und CO2 einzusparen. BMWK, 05/2021 – 04/2025
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Die Projektpartner entwickeln ein Open-Source-Tool zu Lastverhalten und Ertragsvorhersagen von Windparks im Gigawattbereich und Anlagenhöhen bis zu 400 Metern. Horizon Europe, 01/2023 - 12/2026
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Die Projektpartner entwickeln ein KI-gestütztes Diagnosesystem zur Prüfung von Leistungskurven und zur Fehlerdetektion für eine höhere Energieausbeute aus Wind. BMBF, 04/2024 - 03/2026
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Die Projektpartner untersuchen neue mathematische Methoden der Strömungssimulation, um sie mit geringerem Rechenaufwand und höherer Genauigkeit für die Windenergie anwendbar zu machen. BMWK, 07/2022 - 06/2026
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Die Projektpartner entwickeln mit Hilfe eines Digitalen Zwillings eines realen Offshore-Windparks eine Strategie zur flexiblen Steuerung. BMWK, 11/2022 - 10/2025
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Die Projektpartner verbessern Methoden zur Berechnung von wirbelinduzierten Schwingungen, um diese Phänomene schon in die Frühphase des Rotorblattdesigns einfließen zu lassen. BMWK, 07/2023 – 06/2025
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Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme