Weltweit zum ersten Mal prüft das Fraunhofer IWES die Aerodynamik für Windenergieanlagen mit einer Nennleistung von mehr als fünf Megawatt.

Dafür vermessen die Forschenden in dem Forschungsprojekt „HighRe“ die aerodynamischen Eigenschaften der Windenergieanlage AD 8 in Bremerhaven. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler planen, die Messdaten mit vorhandenen Simulationsmethoden zu vergleichen. Dadurch können sie erstmals erkennen, ob die bisher verwendeten Modellberechnungen auch für solche großen Windenergieanlagen verwendet werden können. Vor allem Offshore werden in Zukunft Anlagen mit großen Rotorblättern und entsprechend großer Nennleistung gebaut.

Erste Messungen an den Rotorblättern starten im Herbst

In Kürze starten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit aufwendigen Messungen des Windfeldes, das auf die Rotorblätter der AD 8 einwirkt. Auch die aerodynamische Reaktion der Anlage wird gemessen. Durch die detaillierten Daten realer Bedingungen wird es erstmals möglich sein, die genaue aerodynamische Wirkung auf die Rotorblätter bei so großen Dimensionen zu analysieren und zu verstehen. Das Windfeld wird unter anderem mit drei sich überlappenden LiDAR-Laser-Scannern vor der Windenergieanlage abgetastet. Gleichzeitig installieren die Forschenden Sensoren auf der Anlage und an den Rotorblättern.

Sicherheit und Genauigkeit in der Aerodynamik verbessern

Bereits im Vorfeld des Projekts „HighRe“ konnte das Fraunhofer IWES zeigen, dass es erhebliche Abweichungen zwischen Modellberechnungen und den hinterher gemessenen realen Werten bei großen Anlagen unter schräger Anströmung gibt. Das bedeutet, dass der Wind nicht senkrecht auf die Blätter der Anlage trifft, weil diese erst zeitverzögert nachgeführt werden kann. Das verwendete Modell wurde vor fast 20 Jahren an wesentlich kleineren Anlagen entwickelt. Ähnlich verhält es sich bei einer großen Anzahl von Modellen der Windenergieaerodynamik. Um dies auszugleichen, greifen Forschende zunehmend auf Methoden der numerischen Strömungssimulation (engl. „Computational Fluid Dynamics“ – CFD) zurück. Die Genauigkeit dieser Methoden konnte bisher jedoch auch nur an kleinen Modellanlagen überprüft werden. Durch das HighRe-Projekt ändert sich dies nun völlig. „Die Sicherheit und Genauigkeit in der Windenergieaerodynamik kann mit diesem Projekt an die reale Anlagenentwicklung angepasst werden. Die Potenziale für die Windenergieindustrie sind enorm“, fasst der Projektleiter Dr. Bernhard Stoevesandt die Aussichten des Projekts zusammen.