Entwicklung eines Rotorblattes aus Stahl für Onshore Windenergieanlagen, Teilvorhaben: Akustische Bewertung

Description: Das Projekt SteelBlade beschäftigt sich mit der Entwicklung und Konstruktion eines Onshore Rotorblattes für Windenergieanlagen, das für den Einsatz des Werkstoffs Stahl optimiert wird. Leichtbau- und Optimierungsmethoden aus der Luft- und Raumfahrt sowie dem Fahrzeugbau sollen den effizienten Einsatz des Werkstoffes sichern. Durch eine gleichzeitige Akustik-Optimierung der Struktur kann die Umweltbelastung durch Schallemissionen für Mensch und Tier kontrolliert und gesenkt werden. Der Fokus bei der Entwicklung des Stahlrotorblattes liegt auf der Konstruktion der inneren Struktur sowie der Auslegung einer Blattaußenhülle, die auf Basis aerodynamischer Gesichtspunkte entwickelt wird. Die Konstruktion des Stahlrotorblattes erfolgt durch konsequente Leichtbaumethodik, um das Gesamtgewicht des Stahlblattes auf dem Niveau des GFK-Blattes zu halten. Um die Anwendbarkeit der Neuentwicklung zu gewährleisten, wird Novicos insbesondere das akustische Verhalten mitbetrachten, insbesondere vor dem Hintergrund des geänderten Körperschalltransfers sowie geringerer Dämpfung des Werkstoffs Stahl. Aufgrund der sehr großen Systeme, sowie der Relevanz des Doppler-Effektes bei rotierenden schallemittierenden Oberflächen, wird der Einfluss der neu entwickelten Blattkonstruktion auf die WEA-Schallemission mithilfe der Boundary-Elemente-Methode (BEM) bestimmt. Im Rahmen dieses Projektes wird Novicos das schnelle BEM-Verfahren der hierarchischen Matrizen mit geschachtelten Clusterbasen an die speziellen Anforderungen der Schallemissionssimulation von Windenergieanlagen anpassen. Dies umfasst Berücksichtigung der Bodeneigenschaften sowie des Doppler-Effekts wie die Ausnutzung von WEA-Oberflächensymmetrien zur Verringerung des Rechenaufwands. Basierend auf den Erweiterungen des schnellen BEM-Lösers wird Novicos die Konstruktionsvarianten des Rotorblattes für die betrachteten WEA-Konzepte analysieren und unter akustischen Gesichtspunkten bewerten.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Werkstoff ? Fahrzeugbau ? Schallemission ? Umweltbelastung ? Windkraftanlage ? Stahl ? Raumfahrt ? Onshore ?

Region: Hamburg

Bounding boxes: 9.99302° .. 9.99302° x 53.55073° .. 53.55073°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Novicos GmbH (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2023-05-01 - 2026-04-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Acoustic evaluation
  Description: The SteelBlade project is concerned with the development and design of an onshore rotor blade for wind turbines that is optimized for the use of steel as a material. Lightweight construction and optimization methods from aerospace and vehicle construction are to ensure the efficient use of the material. By simultaneously optimizing the structure's acoustics, the environmental impact of noise emissions on humans and animals can be controlled and reduced. The focus in the development of the steel rotor blade is on the design of the inner structure as well as the design of an outer blade envelope, which is developed based on aerodynamic considerations. The steel rotor blade is designed using consistent lightweight construction methodology to keep the overall weight of the steel blade at the same level as the GFRP blade. In order to ensure the applicability of the new development, Novicos will in particular also consider the acoustic behavior, especially against the background of the changed structure-borne sound transfer as well as lower damping of the steel material. Due to the very large systems, as well as the relevance of the Doppler effect for rotating sound emitting surfaces, the influence of the newly developed blade design on the wind turbine sound emission will be determined using the Boundary Element Method (BEM). In this project, Novicos will adapt the fast BEM method of hierarchical matrices with nested cluster bases to the special requirements of wind turbine sound emission simulation. This includes consideration of ground properties as well as the Doppler effect like the exploitation of WT surface symmetries to reduce the computational effort. Based on the extensions of the fast BEM solver, Novicos will analyze the design variants of the rotor blade for the considered WT concepts and evaluate them under acoustic aspects. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1128315

Status

Aktiv

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