Motivation
Die Windenergienutzung ist eine Schlüsseltechnologie, um die Stromerzeugung in Deutschland auf erneuerbare Energien umzustellen. Mit zunehmendem Marktanteil und perspektivisch verringerter Förderung für Windstrom werden die Kosten, die für die Energieumwandlung in elektrischen Strom notwendig sind (Stromgestehungskosten), zukünftig wesentlichen Einfluss auf die Strompreise der Verbraucher nehmen. Ein Hebel zur Reduktion der Stromgestehungskosten von Windenergieanlagen ist die Verringerung des Materialeinsatzes und die Erhöhung der Lebensdauer. Beides ist untrennbar mit den mechanischen Belastungen verknüpft, die eine Windenergieanlage erfährt.
Ziele und Vorgehen
Ziel dieses Vorhabens koRola ist die Bestimmung und Reduktion dieser Lasten. Die mechanischen Belastungen einer Windenergieanlage werden hauptsächlich durch die vorherrschenden Strömungsverhältnisse am Rotor bestimmt. Durch regelungstechnische Eingriffe können diese Belastungen beeinflusst und sogar reduziert werden. Im Fokus dieses Vorhabens steht daher die Entwicklung eines Messverfahrens, welches auf Basis einer minimalsensorischen Messkonfiguration und eines modellbasierten Algorithmus die dynamischen Belastungen der einzelnen Rotorblätter in Echtzeit bestimmt. Dabei ist es das Ziel, die absoluten Werte der Belastungen mit einer maximalen Abweichung von 5 % bis 10 % in der Messgenauigkeit zu bestimmen. Wichtiger als die absoluten Werte sind jedoch die dynamischen Anteile. Sie bestimmen maßgeblich die Ermüdung und sind durch eine Regelung beeinflussbar. Diese Daten werden zur Verringerung der dynamischen Belastungen der Anlage verwendet.
Innovationen und Perspektiven
Im Ergebnis soll eine geschlossene Lösung entwickelt werden, die von der Messung und Rekonstruktion der Belastungen bis hin zur Nutzung reicht und zu einer verbesserten Betriebsführung sowie geringerem Verschleiß der Anlagen führt. Auf diese Weise lassen sich Windenergieanlagen in Zukunft schlanker dimensionieren. Damit liefert das Projekt einen bedeutenden Beitrag zur Material- und Ressourceneffizienz sowie zur wirtschaftlich sinnvollen Energiewende.