IWES-Standorte: Wissenschaft hoch neun.

Einmalige Prüfinfrastruktur plus Methodenkompetenz

Am Großen Westring in Bremerhaven hat das Fraunhofer IWES 2023 einen dritten Rotorblattprüfstand errichtet. Hier können modernste Prototypen von über 120 Meter langen Blättern geprüft werden. Das Projekt »Zukunftskonzept Betriebsfestigkeit Rotorblätter Phase II« beinhaltet eine Prüfinfrastruktur mit modularem Prüfblock sowie neue Methoden zur Untersuchung von Teilsegmenten. Durch den Standort am Fischereihafen haben über den Seeweg angelieferte lange Blätter einen nur kurzen Weg bis zum Prüfstand.

 In den vergangenen Jahren sind die Abmessungen für Rotorblätter der neuesten Generation von knapp 90 Meter auf mehr als 115 Meter angestiegen. Sie erreichen damit die Länge eines Fußballfeldes. Zehn Jahre zuvor hatte IWES eine 90 Meter Testhalle in Betrieb genommen. Da das Größenwachstum anhält und die beiden bestehenden kleineren Hallen gut ausgelastet sind, erlaubt die erweiterte Infrastruktur des Instituts das Testen auch von XXL-Blättern internationaler Hersteller. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) hat das Projekt allein mit rund 18 Mio. Euro gefördert: Innovation für Offshore-Windenergie am Fraunhofer IWES: Habeck weiht Rotorblattprüfstand 115m+ ein

Das Datenblatt zum Download: Zuverlässiges Testen von Rotorblättern für sicheren Betrieb von Windenergieanlagen

Unser Leistungsangebot hier: Rotorblätter

Viel Wind(forschung) im Windhaus

Im Windhaus des IWES in Bremerhaven sind vier Arbeitsgruppen untergebracht:

Das Anwendungszentrum Windenergie-Feldmessungen (AWF) konzentriert sich auf das Vermessen von Windenenergieanlagen im Betrieb. Dazu gehört neben der Ausführung von standardisierten und kundenspezifischen Messkampagnen im Auftrag Dritter auch die messtechnische Begleitung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten sowie die Weiterentwicklung der Sensorik und Methodik der Vermessung von Windenergieanlagen. Das AWF wird gemeinsam von IWES und dem Institut für Windenergie (fk-wind) der Hochschule Bremerhaven weiterentwickelt.

Die Abteilung Windmessung und -charakterisierung mit den drei zugehörigen Gruppen arbeitet an neuen und verbesserten Technologien sowie Methodiken im Bereich der Windmessung. Dabei konzentriert sie sich darauf, Messkonzepte zu entwickeln und sie auszuwerten. Zudem verantwortet sie den Bau und den Betrieb der IWES-Lidar-Bojen, die in Forschungsprojekten oder für Windparkentwickler in der Windmessung eingesetzt werden. Gleichzeitig richtet die Abteilung ihren Blick auf die Technologien von morgen.

Die Gruppe Windmesskampagne ist zuständig für die Realisierung innovativer Methoden und Verfahren zur Windmessung in Forschungs- und Industrieprojekten. Ihr Schwerpunkt liegt auf der Überführung der Innovation in die praktische Anwendung sowohl bei der Planung und Durchführung von Offshore Windmesskampagnen, als auch bei Onshore-Messungen. In enger Zusammenarbeit mit der Industrie werden Messkonzepte und deren Umsetzung an zukünftige Anforderungen angepasst.

Die weiterführende Forschung mit den onshore und offshore erhobenen Messdaten liegt in Händen der Gruppe „Winddatenanalyse“. Sie treibt die Entwicklung von Methoden und Werkzeugen voran, die zukünftig in der Industrie für die Windmessung eingesetzt werden. Ihre Hauptaktivität ist die Entwicklung von Messkonzepten sowie die Interpretation der Messdaten der Wind-Lidar- und Radar-Technologie.

Unsere Leistungsangebote hier: Gesamtanlagenvermessung und Simulationen, Windmessung- und modellierung

Laborvorteil für Gondel & Co.: schneller zertifiziert und validiert

2015 wurde in Bremerhaven Deutschlands erster großtechnischer Prüfstand für komplette Gondeln von Windenergieanlagen (WEA) in Betrieb genommen. Das Dynamic Nacelle Testing Laboratory (DyNaLab) bietet ein realitätsnahes Testumfeld im Multimegawattbereich für aussagefähige Labortests. Mit einer Antriebsleistung von 10 MW und der Einleitung eines nominellen Drehmoments von 8,6 MNm werden einmalige Prüfleistungen zur Prototypenvalidierung erbracht.

Durch die Netz- sowie die HiL-Windlastsimulationen können unterschiedliche Belastungsszenarien unter reproduzierbaren Bedingungen erstellt werden. Dabei lässt sich das Verhalten einer WEA bei Szenarien wie Multidips im Netz bei Sturm, Netzkurzschluss bei fehlerhafter Pitchregelung oder Notstopps testen.

Zu den wichtigen Forschungsprojekten zählen ReaLCoE (Robust, Reliable and Large Offshore Wind Energy Converters for Clean, Low Cost and Competitive Electricity), WindEFCY (Traceable mechanical and electrical power measurement for efficiency determination of wind turbines), Gusswelle sowie VirtGondel (Entwicklung und Validierung eines virtuellen Abbildes des Gondelprüfstandes zur Erarbeitung fortschrittlicher Prüfmethoden und effizienterer Testkampagnen).

Neben der Zertifizierung im Feld bietet das DyNaLab die Möglichkeit, bisher langwierige Zertifizierungen stark zu verkürzen, da dort unterschiedliche Betriebsfälle beliebig oft angefahren werden können. Auf diese Weise lassen sich zudem die Betriebsführung und die Regelung optimieren sowie Modellvalidierungen durchführen. Die Zuverlässigkeit und die Verfügbarkeit der Anlage können hierdurch gesteigert und gleichzeitig Wartungs- und Reparaturkosten gesenkt werden.

Das Datenblatt zum Download: Dynamic Nacelle Testing Laboratory (DyNaLab)

Unsere Leistungsangebote hier: Elektrische Bauteile und Systemvalidierung, Prüfung und Systemvalidierung mechanischer Großkomponenten

Versorgungssicherheit dezentraler Stromnetze

Im Hydrogen Lab Bremerhaven (HLB) liegt der Fokus auf dem Zusammenspiel von Windenergieanlagen mit der elektrolytischen Wasserstofferzeugung. Die zunehmende Dezentralisierung der Stromerzeugung durch die Einbindung erneuerbarer Energiequellen stellt hohe Anforderungen an die Stromnetze. Insbesondere im Kontext von Offshore-Windparks, deren Entwicklung, Bewertung und Betrieb zur Kernkompetenz des Fraunhofer IWES zählt, besteht erheblicher Optimierungsbedarf zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit. Eine direkte Onshore- und Offshore-Produktion von grünem Wasserstoff birgt hohes Potenzial für die Versorgungssicherheit in dezentralen Stromnetzen, indem Versorgungs- und Bedarfsspitzen durch Erzeugung und Rückverstromung von Wasserstoff geglättet werden.

Diesen Ansatz prüft das vom Land Bremen und der EU geförderte HLB auf zehn Testflächen für Elektrolyseure mit einer Gesamtleistung von bis zu zehn Megawatt. Für die benötigte Elektrizität sorgt die 8-MW-Windenergieanlage AD8 vor Ort. Die elektrischen Eigenschaften von Elektrolyseuren im Zusammenspiel mit der fluktuierenden Stromeinspeisung aus Windenergie können an PEM- und alkalischen Elektrolyseuren untersucht werden. So lassen sich Erkenntnisse gewinnen, wie Elektrolyseure und deren Leistungselektronik aufgebaut sein müssen, um netzstabilisierend zu wirken und das Stromnetz der Zukunft verlässlich und flexibel gestalten zu können.

Weitere Informationen unter: Hydrogen Lab Bremerhaven

Das Datenblatt zum Download: Hydrogen Lab Bremerhaven – Herausforderung Offshore-Produktion im Fokus

Unser Leistungsangebot hier: Elektrolyseurvalidierung und -qualifizierung

Messtechnik zur Erfassung von Windströmungen

Im Hangar II des stillgelegten Flughafens in Bremerhaven befindet sich seit 2017 die Gruppe »Windmesssysteme« mit 13 Mitarbeitenden. Sie ist Teil der Abteilung »Windmessung und -charakterisierung«, deren technische Ausrüstung sie betreut und weiterentwickelt.

Fokus der Gruppe ist die LiDAR-Messtechnik zur Erfassung von Windströmungen im Onshore- und Offshore-Bereich. Zentrale Bedeutung kommt den 2012 von IWES entwickelten Windmessbojen zu, die in verschiedenen kommerziellen und nichtkommerziellen Messkampagnen in der Nordsee eingesetzt werden und deren Anzahl kontinuierlich wächst. Dazu kommen so gennannte Profiling-LiDAR-Systeme, die auch an Land Verwendung finden, sowie weitere Messsensorik für marine Parameter.

Die Forschungsarbeiten der Gruppe konzentrieren sich auf die Weiterentwicklung des Bojenkörpers und die Erweiterung des autarken Energiesystems der Boje. Dabei arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eng mit den Arbeitsgruppen »Windmesskampagne« und »Winddatenanalyse« zusammen.

Das Datenblatt zum Download: Fraunhofer IWES Wind Lidar Buoy – Offshore Wind and Ocean Measurements 

Unser Leistungsangebot hier: Windmessung und -modellierung

Innovative Lösungen für die Baugrunderkundung von Offshore-Windparks

Am Standort des Fraunhofer IWES in Bremen beschäftigt sich ein interdisziplinäres Team mit den Fachrichtungen Geophysik, Geologie, Petrophysik, Bauingenieurswesen, Elektroingenieurswesen und Softwareentwicklung mit der ganzheitlichen Baugrunderkundung von Offshore-Windparks. Dabei adaptieret das Team seismo-akustische und geotechnische Methoden aus der Öl- und Gas-Industrie sowie aus dem militärischen Bereich, um diese für die Anwendung für die Offshore-Windindustrie zu optimieren. So liefert beispielsweise das konzipierte und patentierte Erkundungssystem Manta Ray G1 mit Hilfe mehrkanalseismische Messverfahren hochaufgelöste Daten für dreidimensionale Baugrundmodelle. Der Detektion von Findlingen (Bouldern) in bis zu 100 m Tiefe kommt dabei eine besondere Bedeutung zu. Ziel ist die zeit- und kosteneffiziente Entwicklung von Offshore-Windparks und der zugehörigen Infrastruktur.

Seit 2017 führt die Abteilung Baugrunderkundung Vermessungen des Baugrunds für die in der deutschen AWZ ausgewiesenen Flächen für Offshore-Windenergie im Rahmen von Aufträgen des Bundesamts für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) durch.

Die Datenblätter zum Download:

• Ultra High Resolution Seismic System Fraunhofer IWES Subsurface Investigation
• Manta Ray G1 Objekterkennung im Meeresboden 
• Integrated Quantitative Ground Model for Offshore Wind Farm Areas 
• Performance Analysis and Optimization of Logistics Concepts for the O&M Phase of Offshore Wind Farms
• Project and Risk Management of Offshore Wind Farms: Minimizing Costs and Increasing Efficiency 

Unser Leistungsangebot hier: Baugrunderkundung

Neue Perspektiven mit systemübergreifender Ausrichtung

In Bochum ist mit dem Bau der Fraunhofer IWES Außenstelle HoMAS (Hochintegrierte Mechatronische AntriebsSysteme) ein Kompetenzzentrum für Windenergie unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Constantinos Sourkounis (Ruhr-Universität Bochum, RUB) entstanden.

Die enge Zusammenarbeit von IWES und RUB eröffnet der Forschung auf dem Gebiet der Windenergie neue Perspektiven mit systemübergreifender Ausrichtung und Kompetenzen. In gemeinsamen Projekten werden Innovationen für den zukünftigen Betrieb von Windenergiesystemen vorangetrieben. Dabei richtet sich der Fokus nicht nur auf einzelne Anlagen, sondern auch ganze Windparks sowie ihre Integration in das Energieversorgungsnetz.

Auf dem Weg zur Wasserstofftechnologieführerschaft

Das Fraunhofer Hydrogen Lab Görlitz (HLG) ist eine Forschungsplattform und Forschungsinfrastruktur auf dem Innovationscampus Görlitz. Ziel ist es, dort innovative Lösungen entlang der Wasserstoffwertschöpfungskette zu erarbeiten. Hierbei profitiert das HLG von den Synergieeffekten der Forschungskompetenzen des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU und des Fraunhofer-Instituts für Windenergiesysteme IWES.

Die Forschungsschwerpunkte liegen dabei im Bereich der Erzeugung und Speicherung von Wasserstoff sowie der Nutzung von Wasserstoff in mobilen sowie stationären Brennstoffzellen insbesondere für die Mobilität und zur Versorgung von Quartieren und Industriestandorten. Dazu gehören vor allem die Evaluierung von Stacks und Systemen, Mikrostrukturanalytik und -diagnostik, Digitalisierung, Produktionsverfahren, Leistungselektronik sowie Zertifizierung.

Das HLG wird mit seiner Anschlussleistung von etwa zehn Megawatt (perspektivisch 15 MW) der Standort für die Entwicklung und Erprobung zukunftsfähiger und nachhaltiger Wasserstofftechnologien in Sachsen. Es trägt aktiv dazu bei, die Klimaneutralität voraussichtlich bis 2035 zu erreichen und gleichzeitig die Technologieführerschaft im Bereich der Wasserstofftechnologien voranzubringen.

Weitere Informationen unter: Hydrogen Lab Görlitz

Das Datenblatt zum Download: Görlitz – Testinfrastruktur entlang der gesamten H2-Wertschöpfungskette

Unser Leistungsangebot hier: Elektrolyseurvalidierung und -qualifizierung

Experimentelle Tests von WEA-Lagern der nächsten Generation

Das »Large Bearing Laboratory« (LBL) am Institutsstandort Hamburg bündelt und erweitert die Aktivitäten um experimentelle Testmöglichkeiten für Lager von Windenergieanlagen der nächsten Generation. Hier werden Wälzlager bis zu sechs Meter Durchmesser – onshore wie offshore – geprüft, zerlegt und analysiert.

Das Portfolio des LBL deckt von der Konzeptentwicklung über die Simulation, Auslegung, Prüfung und Diagnose den kompletten Lebenszyklus eines Großwälzlagers ab. Neben dem Großlagerprüfstand BEAT 6.1 betreibt das LBL weitere Prüfstände für Rotorblattlager und Hauptlager sowie kleinere Einrichtungen für Grundlagenversuche und für die Prüfung großer Stückzahlen. Zu den wichtigen Forschungsprojekten zählen HAPT2 (Highly Accelerated Pitch Bearing Test 2), ViBes4Wind und HBDV zur Lebensdauerabschätzung von Rotorblattlagern.

Weitere Forschungen beschäftigen sich mit dem Thema Wasserstoff sowie der Integration lokaler Energiesysteme im Anwendungszentrum ILES. In Kooperation mit der Hochschule für angewandte Wissenschaft (HAW Hamburg) beschäftigt sich das 2020 gegründete Anwendungszentrum mit systematischen Aspekten der Herstellung von grünem Wasserstoff mittels Elektrolyse.

Unser Leistungsangebot hier: Prüfung und Systemvalidierung mechanischer Großkomponenten

Forschung für die Transformation des Energiesystems

Im Anwendungszentrum ILES liegt der Forschungsschwerpunkt auf dem Thema Wasserstoff sowie der Integration lokaler Energiesysteme. In Kooperation mit der Hochschule für angewandte Wissenschaft (HAW Hamburg) beschäftigt sich das 2020 gegründete Anwendungszentrum mit systematischen Aspekten der Herstellung von grünem Wasserstoff mittels Elektrolyse. Dabei liegt das Hauptforschungsinteresse in der sektorübergreifenden Anwendung. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die netzbildendende Regelung zur Integration von Hybridkraftwerken insbesondere mit Elektrolyseuren.

Das Datenblatt zum Download: Anwendungszentrum für Integration lokaler Energiesysteme

Unser Leistungsangebot hier: Elektrolyseurvalidierung und -qualifizierung

Systemverständnis für felddatenbasierte Zuverlässigkeitsmodellierung

Am Standort Postkamp im Herzen von Hannovers Innenstadt befindet sich die Institutsleitung des Fraunhofer IWES. Forschungsschwerpunkt hier ist die Analyse von Betriebs- und Instandhaltungsdaten. Ein Ziel ist, durch Prüfung, Condition Monitoring und Fehleranalyse Komponenten wie Umrichter zuverlässiger zu machen.

Weitere Forschungsarbeiten beschäftigen sich mit früher Fehlererkennung und vorausschauenden Instandhaltungskonzepten. Projekte zur felddatenbasierten Zuverlässigkeitsmodellierung nehmen das Gesamtsystem Windenergieanlage in den Blick. Zwar müssen auch die Komponenten wie Rotorblätter oder Tragstrukturen weiter optimiert werden – jedoch immer mit Blick auf das Gesamtsystem. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler können für ihre Arbeit auf die Daten von mehr als 10.000 Windenergieanlagen zugreifen.

Zudem vermittelt das IWES in Studiengängen an der Leibniz Universität Hannover Kompetenzen hinsichtlich Systemverständnis und Interdisziplinarität. Die Studierenden lernen in den Lehrveranstaltungen, die Interaktionen zwischen Wind, Windenergieanlage, einzelnen Anlagenkomponenten und elektrischem Verbundnetz sowie zwischen Windenergieanlagen untereinander zu verstehen. Die enge Kooperation eröffnet ihnen die Möglichkeit, die einzigartige IWES-Testinfrastruktur von Coupon- bis Ganzblattprüfung zu nutzen. Weitere Informationen: https://www.iwes.uni-hannover.de/de/institut

Ein weitere Besonderheit des Standorts sind die zahlreichen Kooperationen mit anderen Fraunhofer-Instituten. Zu den wichtigen Forschungsprojekten zählen das Innovationscluster Leistungselektronik,  power4re (zuverlässige Umrichter für die regenerative Energieversorgung) und HiPE-LAB.

Das Datenblatt zum Download: Understanding and improving O&M activities

Unsere Leistungsangebote hier: Zuverlässigkeit, Monitoring und Ertragsanalyse, Elektrische Bauteile und Systemvalidierung

Lebensdauerprüfung von Konstruktionen, Komponenten & Co.

Das Testzentrum Tragstrukturen (TTH) ist eine Einrichtung der Leibniz Universität Hannover und ForWind, Hauptnutzer ist das Fraunhofer IWES. Im Testzentrum werden Trag- und Gründungskonstruktionen sowie deren Komponenten im Maßstab 1:10 - 1:3,5 experimentell getestet. Zudem validieren und optimieren wir Designs und Bauverfahrenstechniken. Die beschleunigte Lebensdauerprüfung von Komponenten wie Schrauben, Schweißverbindungen oder Lagern ist ebenfalls möglich. Bedarfsweise werden Speziallabore für Materialprüfungen an Stahl, Beton und Faserverbundwerkstoffen sowie für geotechnische Untersuchungen mit eingebunden.

Im Zusammenspiel von Strukturmodellen, numerischen Berechnungen und großmaßstäblichen Experimenten werden Onshore- und Offshore-Windenergieanlagen hinsichtlich einer höheren Anlagenverfügbarkeit und Kosteneffizienz weiterentwickelt und Simulationsmodelle validiert. Das Ermüdungs- sowie dynamische Verhalten von Strukturen unter Dauerbeanspruchung untersuchen wir im »Zeitraffer«. Nach drei bis vier Monaten liegen belastbare Ergebnisse vor. Optimierungsansätze und Systemreserven können zeiteffizient identifiziert und erschlossen werden. Auch umweltverträgliche Bauverfahrenstechniken lassen sich systematisch untersuchen.

Geotechnische Beratungsleistungen zu Onshore- und Offshore-Bauwerken sind für die Herstellung von Gründungen essentiell – sowohl für die Entwicklung von Designs, als auch für die Auswahl eines Installationsverfahrens für den jeweiligen Standort. Numerische Berechnungen bzw. Simulationen stellen die Basis für die experimentelle Versuchsplanung dar und sichern darüber hinaus Untersuchungen der Struktur-Boden-Interaktion von Tragstrukturen und Gründungen ab.

Das Datenblatt zum Download: Strukturuntersuchungen an Komponenten und grossmassstäblichen Modellen

Unser Leistungangebot hier: Prüfung und Systemvalidierung mechanischer Großkomponenten

Mit Green Shipping in die klimaneutrale Zukunft

Für die klimaneutrale Zukunft ist die energetische Transformation der maritimen Branche wichtig. Neue Kooperationen zwischen Forschung und Industrie sollen einer nachhaltigen Zukunft den Weg weisen. So lässt sich der durch die Schifffahrt verursachte CO₂-Ausstoß bis 2050 um mindestens die Hälfte reduzieren – wie unter anderem im »Green Deal« der Europäischen Union festgelegt.

Am Fachbereich Seefahrt und Maritime Wissenschaften der Hochschule Emden/Leer entstand daher das Maritime Technikum. Es optimiert die Lehre und Forschung und ist zugleich Informations- und Dienstleistungspartner. Im Technikum stehen den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein Windkanal, ein Schlepptank sowie ein Labor für Schiffsakustik zur Verfügung. Durch die moderne Ausstattung können für die Schifffahrt relevante Fragen aus den Bereichen Nautik sowie Schiff- und Wasserbau an einem Ort untersucht werden – insbesondere zum Thema Green Shipping.

Mit Fokus auf Entwicklung, Bau und Betrieb zukunftsweisender Windantriebssysteme für die Berufsschifffahrt wurde die »Fraunhofer-Arbeitsgruppe Nachhaltige Maritime Mobilität« in Leer und Bremerhaven gegründet. Die Hochschule ist zudem Partnerin der Nationalparkverwaltung Niedersächsisches Wattenmeer. Ihr integriertes meereskundliche Laboratorium nebst Ausstellungsflächen dient als außerschulischer Lernort und klärt in sogenannten »Public Science Events« über wichtige Fragen zum Lebensraum Wattenmeer auf.

Zur Pressemitteilung: Eröffnung Maritimes Technikum

Die Broschüre zum Download: Nachhaltige Berufsschifffahrt

Unser Leistungsangebot hier: Gesamtanlagenvermessung und Simulationen

Grüner Wasserstoff für chemische Industrie

Eingebettet in den Stoffverbund des Chemieparks Leuna verfügt das Hydrogen Lab Leuna (HLL) über vier Teststände plus ein Technikum für Elektrolyseure bis fünf Megawatt, die mit deionisiertem Wasser, Dampf, Druckluft, Stickstoff, Wasserstoff und CO₂ versorgt sind. Die Kompetenz des Fraunhofer IWES in der elektrochemischen Analytik erlaubt es, Degradationserscheinungen an kritischen Komponenten wie etwa Membranen und Bipolarplatten auf Materialeigenschaften zurückzuführen und mit diesen Erkenntnissen Werkstoffe und Komponenten stetig weiterzuentwickeln. Zusätzliche Teststände für Elektrolyseur-Stacks bis 50 kW ermöglichen die Untersuchung neuer Komponenten sowie den Betrieb unter besonders herausfordernden Bedingungen (mechanische und thermische Belastung).

Im HLL können Elektrolyseure im Industriemaßstab jeglichen Typs – ob PEM, AEL, AEM oder SOEC – im Dauerbetrieb 24/7 erprobt werden. Dabei lassen sich dynamische Lastprofile beim Betrieb mit Elektrizität aus Photovoltaik- und Windenergieanlagen simulieren, um Performance, Wirtschaftlichkeit und Langzeitverhalten im Realbetrieb sowie in beschleunigten Alterungstests zu untersuchen. Der produzierte grüne Wasserstoff wird vor Ort analysiert, aufbereitet und direkt in die 157 km lange H₂-Pipeline eingespeist. Auf diesem Weg wird er auf die Industriestandorte der Region verteilt und jeweils in chemischen Prozessen verwendet.

Weitere Informationen unter: Hydrogen Lab Leuna

Das Datenblatt zum Download: Hydrogen Lab Leuna – Grüner Wasserstoff in der Chemischen Industrie

Unser Leistungsangebot hier: Elektrolyseurvalidierung und -qualifizierung

Unsicherheitsquantifizierung zur Ermittlung einzelner Fehlerquellen

Im Teilvorhaben »Wissenschaftliche Implementierung und Methodenentwicklung« ist das IWES am Standort Oldenburg verantwortlich für die Entwicklung von Programmbausteinen zur softwaregestützten Standortbewertung, aber auch von Methoden zur Quantifizierung einer Vielzahl von Unsicherheitsquellen. Ein validiertes Standortklassifizierungssystem soll die zu erwartenden Unsicherheiten zukünftiger Standorte bereits vor der Durchführung von Simulationen abschätzen. Langfristig wird dadurch ein Beitrag zur Standardisierung von numerischen Strömungssimulationen (engl. Computational Fluid Dynamics, CFD) in der Standortbewertung geleistet.

Aussagen über die Standortqualität künftiger Windenergieanlagen und ihrer Stromerträge können nur mit Hilfe von Simulationen präzisiert werden. Zur Nutzung ihrer Ergebnisse muss man Unsicherheitsfaktoren und deren Einflussgrößen kennen. Die Unsicherheiten gehen direkt in die Berechnung der sogenannten P75- und P90-Werte ein – in Kennzahlen für die Projektbewertung, relevant etwa für Banken oder Ausschreibungen. Zudem sollen durch die Erkenntnisse die Zuverlässigkeit und Vergleichbarkeit der Berechnungsmethoden erhöht werden.

Am Punkt der Unsicherheitsquantifizierung setzt das Forschungsprojekt »Simulationsunsicherheiten für die detaillierte Bewertung von Windenergieerträgen – Simulation uncertainties for the detailed assessment of wind energy yield (SUnDAY)« an. Es soll quantitative Erkenntnisse über die Größenordnungen der einzelnen Fehlerquellen von CFD-Simulationen in der Windpark-Standortbewertung ermitteln. Durch die Untersuchung und den Vergleich der Unsicherheitsquellen wird zudem möglich, Ursachen von Unsicherheitsquellen zu benennen, im Detail zu analysieren und perspektivisch zu kontrollieren.

Weitere Forschungsarbeiten beschäftigen sich mit dem Strömungssimulationen von Gas und Flüssigkeiten bei der Wasserstoffelektrolyse. Hier kommt der Entwicklung angepasster Simulationsmethoden eine besondere Bedeutung zu, da eine Messung der Strömungseffekte ohne Abbruch des chemischen Prozesses nicht möglich ist.

Unser Leistungsangebot hier: Zuverlässigkeit, Monitoring und Ertragsanalyse, Windmessung und -modellierung