RAVE - OWEA

Verifikation von Offshore-Windenergieanlagen

Projektkoordination:
ForWind – Zentrum für Windenergieforschung, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg

Offshore-Windenergieanlagen (Offshore-WEA) sind anderen Umweltbedingungen als Onshore- WEA ausgesetzt, was zu neuen Herausforderungen bei der Auslegung neuer großer Windenergieanlagen führt. Die umfangreichen Erfahrungen mit Onshore-WEA in Deutschland stellen die Grundlage dar, die erweitert und ausgebaut werden soll, um zuverlässige Offshore-WEA entwerfen zu können.

Die Verifikation von Schlüsselaspekten des Entwurfs und des Betriebs von Offshore-Windenergieanlagen war der Gegenstand des Verbundforschungsprojekts »Verifikation von Offshore-Windenergieanlagen« (OWEA), welches im Rahmen der Begleitforschung im deutschen Offshore-Testfeld »alpha ventus« vom 1. November 2007 bis 30. September 2012 durchgeführt wurde. Das übergeordnete Ziel war die Nutzung der Offshore-Windenergie in Deutschland wirtschaftlicher, sicherer und besser planbar zu gestalten. Die wichtigsten Forschungsziele umfassten die Verifikation der Leistungskurve der einzelnen Windenergieanlage und der Strömungs- und Ertragsbedingungen des gesamten Windparks unter genauer zu beschreibenden Offshore-Bedingungen, die Absicherung des dynamischen Verhaltens einschließlich Wind-, Wellen- und Windparkbelastungen der Windenergieanlage sowie die Entwicklung von Monitoring-Verfahren zur Überwachung des Betriebsverhaltens.

Im Verbundforschungsprojekt OWEA arbeiteten die Projektpartner Universität Stuttgart, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg (ForWind), Leibniz Universität Hannover (ForWind) und die UL International GmbH (DEWI) zusammen. Integriert in das OWEA-Projekt wurden Vorhaben der Partner Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Adwen GmbH und Senvion SE.

Geleitet wurde das OWEA-Projekt durch Prof. Dr. Martin Kühn zunächst von der Universität Stuttgart, ab April 2010 dann von der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg aus.

Wesentliche im OWEA-Projekt erzielte Ergebnisse sind ein verbessertes Verständnis des atmosphärischen Einflusses auf die Leistungsabgabe einzelner Windenergieanlagen (WEA) sowie ganzer Windparks, die Erprobung von unterschiedlichen LiDAR-Messverfahren zur Leistungskurvenbestimmung und Untersuchung der Strömungsverhältnisse offshore, eine Verbesserung der Modellierung der Offshore-Verhältnisse in komplexen dreidimensionalen sowie stark parametrisierten eindimensionalen Windfeldmodellen. Ein neuartiges stochastisches Modell zur Beschreibung der Offshore-Windbedingungen wurde im Rahmen des Projekts ebenso entwickelt wie CFD-Modelle, die zur Untersuchung von nahem Nachlauf, fernem Nachlauf, Windparkströmung und Nachläufen ganzer Windparks geeignet sind. Schließlich konnten Berechnungswerkzeuge für den Entwurf von Offshore-Windenergieanlagen mit verzweigten Tragstrukturen (z.B. Tripod und Jacket) entwickelt und validiert werden. Diese haben inzwischen auch ihre Anwendung in der industriellen Praxis gefunden. Außerdem zeigten im Rahmen des Projekts durchgeführte Untersuchungen zur Machbarkeit und dem Potenzial von Lastmonitoringsystemen, die auf Standarddaten basieren, eine erfolgreiche Anwendbarkeit eines auf neuronalen Netzen basierenden Systems an.

Forschungsfragen im Bezug zum Projekt:

  1. Welchen Effekt haben bestimmte atmosphärische Bedingungen auf das Leistungsverhalten von Offshore-WEA und können die Leistungskurven am Meer mittels LIDAR-Technologie mit ausreichend hoher Genauigkeit ermittelt werden?
  2. Welche Belastungen treten an einer Offshore-WEA auf, die unter niedriger Umgebungsturbulenzintensität und im Nachlauf betrieben wird?
  3. Inwieweit sind die aktuellen Simulationswerkzeuge zur Ermittlung des Leistungsverhaltens und der Belastung von Offshore-WEA geeignet und wie können die Ergebnisse durch eine integrierte Gesamtsimulation mit komplexen Tragstrukturen verbessert werden?
  4. Wie kann ein effizientes und robustes Load-Monitoring-System implementiert werden und wie kann ein solches System dazu verwendet werden, das Betriebsverhalten zu verbessern?
  5. Wie kann die Turbulenz in regionalen numerischen Windfeldmodellen für offshore-Gebiete besser und exakter beschrieben werden und damit die vertikalen Profile von Windgeschwindigkeit und Turbulenzintensität besser vorhergesagt werden?

Weitere Informationen:

Der Abschlussbericht ist in der TIB Hannover abgelegt und kann HIER online abgerufen werden.

 

Partner:

ForWind - Zentrum für Windenergieforschung, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
Instut für Physik
  - AG Windenergiesystem (www.uni-oldenburg.de/we-sys)
Prof. Dr. Martin Kühn (martin.kuehn(at)uni-oldenburg.de)
  - AG Turbulenz, Windenergie und Stochastik (www.uni-oldenburg.de/twist)
Prof. Dr. Joachim Peinke (joachim.peinke(at)uni-oldenburg.de)
  - AG Energiemeteorologie (www.uni-oldenburg.de/energiemeteorologie)
Dr. Detelev Heinemann (detlev.heinemann(at)uni-oldenburg.de)
ForWind - Zentrum für Windenergieforschung, Leibniz-Universität Hannover
Institut für Stahlbau
(www.stahlbau.uni-hannover.de)
  - Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann (schaumann(at)stahl.uni-hannover.de)
Universität Stuttgart
Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie
(www.uni-stuttgart.de/windenergie)
  - Prof. Dr. Po Wen Cheng (cheng(at)ifb.uni-stuttgart.de)
Institut für Aerodynamik und Gasdynamik (www.iag.uni-stuttgart.de/IAG)
  - Dr.-Ing. Thorsten Lutz (lutz(at)iag.uni-stuttgart.de)
UL International GmbH (DEWI) (www.dewi.de)
  - Dr. Tom Neumann (t.neumann(at)dewi.de)
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Umweltforschung
  - Prof. Dr. Stefan Emeis (Stefan.Emeis(at)imk.fzk.de)
Senvion SE (www.senvion.com)
  - Dr. Jan Kruse (jan.kruse(at)senvion.com)
Adwen GmbH (www.adwenoffshore.com)
  - Björn Siegmeier (bjoern.siegmeier(at)de.adwenoffshore.com)

Unterauftragnehmer:

DEWI-OCC Offshore and Certification Centre GmbH (www.dewi-occ.de)

Fördergesellschaft Windenergie e.V. (www.wind-fgw.de)

DNV GL (www.dnvgl.com)

Fraunhofer IWES (www.iwes.fraunhofer.de)

 

Publikationen des Projektes:

Die Publikationslisten von OWEA finden Sie hier:
OWEA - DEWI
OWEA - ForWind Oldenburg
OWEA - KIT