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Ansprechpartner

Sonja Krüger
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
Institut für Physik
AG Energiemeteorologie
Tel: +441 798-5074
E-Mail: sonja.krueger@uni-oldenburg.de

Jun.-Prof. Dr.-Ing. Laura Lukassen
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
Institut für Physik
AG Numerische Fluiddynamik in der Windphysik
Tel: +49 441 798-5009
E-Mail: laura.lukassen@uni-oldenburg.de

Dr. Gerald Steinfeld
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
Institut für Physik
AG Energiemeteorologie
Tel: +49 441 798-5073
E-Mail: gerald.steinfeld@uni-oldenburg.de

 

 

Erweiterung von mikrometeorologischen Methoden für ein verbessertes Verständnis des Verhaltens von Windenergieanlagen

Um die Wechselwirkung zwischen einer Strömung in der atmosphärischen Grenzschicht und einer Windenergieanlage abzubilden, wurden der aeroelastischen Code FAST mit dem Large-Eddy-Simulationsmodell PALM gekoppelt. Mithilfe dieser gekoppelten Modelle sollen Informationen über die Windturbine bei verschiedenen atmosphärischen Strömungen gewonnen werden, z.B. können so die Lasten, Momente und die Leistung der Anlage untersucht werden.
Implementiert wurden verschiedene Turbinenmodelle (Abbildung 1), mit dem Ziel die Rechenzeit möglichst ohne Informationsverlust zu reduzieren.

In Abbildung 2 sind erste Ergebnisse einer 5-Megawatt-Turbine des National Renewable Energy Laboratory (NREL), USA, zu sehen. Berechnet wurde hier die Generatorleistung in einer laminaren Strömung bei 8 Metern pro Sekunde mit verschiedenen Turbinenmodellen. Das Modell SWIRL ist eine Variante des ASM, in welcher die Windgeschwindigkeiten vor dem Rotor abgegriffen werden und nicht wie sonst meist üblich in der vom Rotor durchstrichenen Fläche. Die Windgeschwindigkeiten an den Positionen des Rotors werden dann über Induktion in FAST berechnet.
Validiert werden soll die Kopplung mit Daten einer 3.5-Megawatt-Turbine aus einer Messkampagne, die im Rahmen des Projektes CompactWind stattgefunden hat.

Zukünftig sollen noch die Möglichkeiten zur Ableitung von Footprints aus Large-Eddy-Simulationen mit integriertem Lagrangeschen Partikelmodell erweitert werden.
Als „Footprint“ wird in der Mikrometeorologie der Bereich an der Grenzfläche zwischen Erde und Atmosphäre bezeichnet, der die am Messpunkt beobachteten Turbulenzeigenschaften beeinflusst.
Die Footprintberechnung mit Hilfe von PALM-Simulationen soll so erweitert werden, dass es möglich ist, den „Footprint“ nicht nur für einen Punkt, sondern für eine ganze Rotorfläche zu bestimmen.
Eine entsprechende Methode wäre für die Standortcharakterisierung von großem Nutzen, z.B. auch, um frühzeitig Ursachen von Turbulenz zu identifizieren oder auch zu prüfen, ob die Auswirkung einer nachträglichen Veränderung der Umgebung der Windenergieanlage (z.B. Errichtung eines Gebäudes, Anpflanzen eines Windschutzes etc.) Auswirkungen auf die Windbedingungen am Anlagenstandort hat.

Webmastcttgaer (t.cdb7schmidpput@uro6ol.de) (Stand: 30.01.2020)