• Jobs
  • Immo
  • Auto
  • Kleinanzeigen
  • Trauer
  • Hochzeit
  • Guide
  • Shop
  • Tickets
  • nordbuzz
  • Fußball
  • Werben
  • Kontakt
 
NWZonline.de Ratgeber Beruf & Bildung Campus

Effizientere Steuerung für Windparks

10.07.2019

Oldenburg 1400 bis 1500 ist die maximale Rotordrehzahl des Modellwindrades der aktuellen Messungen. Das Windrad steht im Oldenburger Windkanal von ForWind, dem Zentrum für Windenergieforschung der Universitäten Oldenburg, Hannover und Bremen. Dort soll es dazu beitragen, Windparks künftig effizienter und schonender zu steuern.

Aber warum dreht es sich so schnell? Eine echte Windkraftanlage bringt es doch nur auf etwa 12 bis 15 Umdrehungen pro Minute. „Die Ergebnisse unserer Versuche sollen natürlich möglichst gut auf reale Windturbinen übertragbar sein, obwohl diese viel größer sind. Der Rotor dieses Modells hat einen Durchmesser von 58 Zentimetern, nicht mehr als hundert Meter wie bei richtigen Windrädern. Um trotzdem übertragbare Resultate zu erzielen, müssen wir einige Faktoren anpassen. Neben der Geschwindigkeit ist das zum Beispiel die Form der Rotorblätter“, erklärt Martin Wosnik. Der Professor von der University of New Hampshire ist derzeit als Fellow des Hanse-Wissenschaftskollegs in Oldenburg und führt zusammen mit Doktorand Paul Hulsman die Versuche im Windkanal durch.

Ziel der Experimente ist es, eine automatische Steuerung für Windräder zu entwickeln, die die Leistung eines Windparks und gleichzeitig möglicherweise die Lebensdauer der einzelnen Windräder erhöht. Wie das gehen soll? Über den Winkel, in dem die Gondel zum Wind ausgerichtet ist. Derzeit richten sich Windenergieanlagen so aus, dass sie die maximale Leistung bringen. Direkt hinter dem Windrad ist die Windgeschwindigkeit wesentlich geringer als davor. Fachleute nennen dies Nachlauf. „In deutschen Windparks stehen die Windturbinen häufig relativ eng zusammen. Windräder in zweiter oder dritter Reihe bringen also eine wesentlich geringere Leistung, als die in der ersten, weil sie in deren Nachlauf stehen, also sozusagen nur abgebremsten Wind abbekommen“, so Wosnik.

Leistung maximieren

Ändert man die Ausrichtung der Gondel um einen bestimmten Winkel relativ zum Wind, wird der Nachlauf ebenfalls abgelenkt. „Wir wollen mit Hilfe der Versuche ermitteln, welcher Winkel zwischen der Rotorachse und der Windrichtung am besten geeignet ist, so dass eine höhere Windgeschwindigkeit auch die weiter hinten stehenden Anlagen erreicht“, erläutert Hulsman. „Dabei wollen wir die Leistung des gesamten Windparks maximieren, nicht die einer einzelnen Anlage.“ Denn durch die Winkeländerung bringen die vordersten Anlagen nicht mehr die volle Leistung. „Das kann sich dennoch rechnen, denn wenn sich die Windgeschwindigkeit verdoppelt, verachtfacht sich die Leistung einer Windturbine“, sagt Wosnik. Der Gewinn in den hinteren Reihen ist also in vielen Fällen größer als der Verlust in der ersten.

Um eine automatische Steuerung zu entwickeln, werden extrem viele Daten benötigt. Deshalb führen Hulsman und Wosnik drei Wochen lang einen Versuch nach dem anderen durch, wobei sie den Wind variieren: In der ersten Woche arbeiten sie mit gleichmäßig wehendem Wind. In der zweiten Woche wird ein passives Metallgitter in den Windkanal eingesetzt, das die Luft verwirbelt und Turbulenzen erzeugt. In der letzten Woche kommt das aktive Gitter zum Einsatz. Bei diesem ragen knapp tausend rautenförmige Aluminiumflügel in die Gitterzwischenräume. Diese können über 80 einzeln ansteuerbare Wellen bewegt werden.

Die Kombination eines Windkanals dieser Größe mit einem aktiven Gitter in Oldenburg sei einzigartig, wie ForWind mitteilt. Mit dem aktiven Gitter können Turbulenzen und böiger Wind erzeugt werden. Momentan bilden die Forscher damit in etwa die atmosphärische Grenzschicht nach.

Vom Windpark ins Labor

„Diese kennt jeder vom Drachensteigen. Je höher der Drachen steigt, desto besser fliegt er, weil die Windgeschwindigkeiten mit zunehmender Höhe steigen“, erklärt Wosnik. „Deshalb werden auch die Windturbinen immer höher gebaut. Also müssen wir auch diesen Effekt in unseren Versuchen berücksichtigen.“

Denn zuerst messen die Wissenschaftler etwa den Wind und die Leistung der Windkraftanlagen in einem Windpark. Da sich das Windfeld im Freiland aber ständig ändert, bilden sie es im Windkanal nach. Dort kann das gleiche Windfeld immer wieder reproduziert werden, um zum Beispiel die Auswirkungen von verschiedenen Ausrichtungen der Gondel zu messen. Diese Messergebnisse fließen in Computermodelle ein, mit denen etwa eine neue Steuerung entwickelt werden kann.

Und warum können die Windräder länger halten, wenn sie nicht mehr im Nachlauf stehen? „Windenergieanlagen bremsen den Wind nicht nur ab, sie erzeugen auch Turbulenzen“, sagt Hulsman. „Im Nachlauf stehende Anlagen sind also Schlägen durch wechselnde Windgeschwindigkeiten ausgesetzt, die das Material schädigen können.“

Finden Sie Ihren Traumjob auf NWZ-Jobs.de!

NWZ-Jobs.de
Finden Sie Ihren Traumjob auf NWZ-Jobs.de!

Meine Themen: Verpassen Sie keine für Sie wichtige Meldung mehr!

So erstellen Sie sich Ihre persönliche Nachrichtenseite:

  1. Registrieren Sie sich auf NWZonline bzw. melden Sie sich an, wenn Sie schon einen Zugang haben.
  2. Unter jedem Artikel finden Sie ausgewählte Themen, denen Sie folgen können.
  3. Per Klick aktivieren Sie ein Thema, die Auswahl färbt sich blau. Sie können es jederzeit auch wieder per Klick deaktivieren.
  4. Nun finden Sie auf Ihrer persönlichen Übersichtsseite alle passenden Artikel zu Ihrer Auswahl.

Ihre Meinung über 

Hinweis: Unsere Kommentarfunktion nutzt das Plug-In „DISQUS“ vom Betreiber DISQUS Inc., 717 Market St., San Francisco, CA 94103, USA, die für die Verarbeitung der Kommentare verantwortlich sind. Wir greifen nur bei Nutzerbeschwerden über Verstöße der Netiquette in den Dialog ein, können aber keine personenbezogenen Informationen des Nutzers einsehen oder verarbeiten.