Experimentelle Untersuchung des Nachlaufverhaltens und der Dynamik einzelner schwimmender Windenergieanlagen sowie Anlagen im Parkverbund

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Stanislav Rockel

Bis zum Jahr 2020 sollen bis zu 40GW durch Offshore-Windenergie bereitgestellt werden. Klassische Konzepte, Windenergie-Anlagen auf festem Fundament aufzustellen, sind nur bis zu einer Wassertiefe von 50m rentabel und gut realisierbar.
Da es wenige flache Gewässer gibt, die für die Aufstellung von Windparks in Frage kommen, sind schwimmende Plattformen für Windenerigeanlagen (WEA) eine mögliche Lösung dieses Problems.
Experimentelle Untersuchungen an großen WEA sind sehr aufwendig und teuer. Zusätzlich sind Randbedingungen, wie Windgeschwindigkeiten, -richtung und Temperaturen, nicht kontrollierbar. Experimente in Windkanälen mit kleinen Modell-WEA lassen sich zwar nicht vollständig skalieren, können jedoch kostengünstig und unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt werden.
Im Rahmen des Promotionsvorhabens soll eine kompakte Modell-Windenergieanlage entwickelt und aufgebaut werden. Das neue Modell soll im Windkanal in Oldenburg bezüglich ihrer Leistung unter verschiedenen Windbedingungen untersucht werden. Es soll der Einfluss der zusätzlichen Dynamik des Schwimmverhaltens auf die Leistung, mittels Messungen von Drehmomenten und Rotationsfrequenzen, sowie das Profil des Nachlaufs mittels Hitzdraht-, Laser-Doppler-Anemometern und Particle Image Velocimetry vermessen und mit neuen Methoden der Stochastischen Physik charkterisiert werden. Hierzu wird die WEA oszillierend gelagert und der Einfluss der Oszillationen auf die Leistung untersucht. Anschließend sollen zwei solcher Anlagen in Windkanal-Experimeneten bezüglich ihres Leistungsverhaltens und eventueller Kopplungen in der Dynamik untersucht werden. Erweiterte Messungen können in Kooperation mit der Gruppe von Raul Bayoan Cal an der Portland State University (USA) durchgeführt werden.
Ziel ist es ein genaueres Verständnis des Einflusses der zusätzlichen Schwimmdynamik auf das Verhalten der WEA unter verschiedenen Einströmbedingungen zu erlangen.

Förderzeitraum:
01.07.2011 - 30.06.2014

Institut:
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
ForWind

Betreuer:
Prof. Dr. Joachim Peinke

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: http://twist.physik.uni-oldenburg.de/

Leistungs- und Dynamikverhalten schwimmender Windenergieanlagen
Leistungs- und Dynamikverhalten schwimmender Windenergieanlagen