Windenergieanlagen sind komplexe Maschinen, die im Verbund Kraftwerkseigenschaften aufweisen und mit den Netzen interagieren. Umfangreiche physikalische und ingenieurwissenschaftliche Kompetenzen sind für den erfolgreichen Entwurf und Betrieb dieser Anlagen erforderlich. Insbesondere auch die komplexen Zusammenhänge der einzelnen Bereiche müssen erfasst und berücksichtigt werden. Hierfür ist ein umfangreiches Systemverständnis erforderlich. Das im Forschungsverbund Windenergie vorhandene und zusammengeführte Systemverständnis bildet die Grundlage der gemeinsamen Expertise. Durch die Mitarbeit in zukunftsweisenden Projekten wird dieses Verständnis weiter vertieft.
Modellierung des Gesamtsystems
Auf der Modellebene wird an komplexen und leistungsfähigen Simulationswerkzeugen gearbeitet, die die hochdynamischen und stark nichtlinearen Vorgänge in einer Windenergieanlage oder in einem Windpark realistisch nachbilden. Ergänzend werden fortschrittliche Regelungsstrategien erarbeitet, die einen effi zienten und lastoptimierten Betrieb der Anlagen auch an anspruchsvollen Standorten sicherstellen.
Sensoren und Regelung
Die Entwicklung neuartiger Sensoren für die exakte, zuverlässige und kostengünstige Erfassung von Betriebszuständen und Beanspruchungen ermöglicht ein lückenloses Monitoring. Die messtechnische Kompetenz im Forschungsverbund Windenergie wird dazu eingesetzt, diese Modelle, Regelungsverfahren und Sensoren durch Laborund Freifeldmessungen kontinuierlich zu verifizieren. Auch für Themen, die den Betrieb und die Wartung von Windenergieanlagen betreffen, entwickelt der Forschungsverbund neue Konzepte. Die konsequente Nutzung von Betriebsdaten und -statistiken für die Fehleranalyse und die Schadensvorhersage bilden die Grundlage für die künftige Entwicklung neuer Servicekonzepte und damit einen noch wirtschaftlicheren Betrieb von Windparks auch an schwer zugänglichen Standorten sowie auf hoher See.
Parkbetrieb und Netzintegration
Der Betrieb von großen Windparks und deren Integration in die Netze ist eine der großen Herausforderungen für den zukünftigen Ausbau der Windenergie. Hochfrequente Parkkommunikation und selbstoptimierende Regelungsstrategien für den Anlagenverbund sowie zuverlässige kurz-, mittel- und langfristige Ertragsprognosen, netzstützende Eigenschaften und Fehlertoleranz bezüglich Schwankungen im Netz durch aktive Filter sind wichtige Themen, die ein erhebliches Maß an Systemverständnis erfordern und erfolgreich im Verbund bearbeitet werden. Hierbei kooperieren Experten aller Disziplinen - von der Modellierung des Windes über aerodynamische und maschinenbauliche Fragestellung bis zur elektrotechnischen Untersuchung der Anlage oder des Windparks.