Das Vorhaben ist Teil eines Verbundforschungsprojektes und befasst sich mit der Weiterentwicklung intelligenter Rotorblatt-Technologien, die zum Ziel haben mechanische Belastungen auf eine Windenergieanlage zu reduzieren. Darunter werden im Rahmen dieses Teilprojekts Rotorblätter mit einer gezielten passiven Biege-Torsions-Kopplung (T1) und Rotorblätter mit einer integrierten aktiven flexiblen Hinterkante (T2) verstanden. Darüber hinaus werden Querschnittsthemen (T4) behandelt die für T1 und T2 wichtig sind. Das Projekt baut auf den Forschungsergebnissen des Forschungsprojektes 'SmartBlades' (2012-2016) auf. Die Zielsetzung beinhaltet insbesondere das Testen von Demonstrationsrotorblättern mit einer Länge von 20 m an einer Testanlage (T1), das Testen eines Demonstrations-Segments an einem Rotationsprüfstand (T2) sowie weitere Aspekte, wie z.B. die Modellierung und Analyse von Klebnähten, aeroelastische Stabilität und technisch-wirtschaftliche Technologiebewertung. Gemeinsam an diesen Aktivitäten sind die zentralen Elemente der Validierung und Applikation von Methoden und Tools die im Vorgängerprojekt entwickelt wurden. Die spezifischen Ziele der Technologien werden in unterschiedlichen Arbeitspaketen erarbeitet, die sich wiederum aus verschiedenen Tasks zusammensetzen. Die Arbeitspakete an denen die Leibniz Universität Hannover beteiligt ist sind Vergleiche zwischen Tests und Modellen sowie Entwicklung alternativer Konzepte in T1, Hardware-in-the-Loop-Regelung, numerische Begleitung von Labortests, Anwendung und Anpassung der bisher entwickelten Methoden, Akustik sowie Entwicklung alternativer Konzepte in T2 sowie Klebnähte, Flattern und Bewertung in T4. Dabei liegen die bearbeiteten Themen in den Bereichen Aerodynamik/-elastik/-akustik, aeroelastische Stabilität, Strukturmechanik, Finite-Elemente-Modellierung und -Simulation, Schwingungs-/Ermüdungs-/Festigkeitsanalysen, Rotorblatt-Entwurf sowie technische und wirtschaftliche Bewertung von Windenergieanlagen.
In der Technologie 1 des Projektes SmartBlades2 sollen vier Rotorblätter mit geometrisch induzierter Biege-Torsions-Kopplung (BTK) für einen Rotordurchmesser von ca. 40m hergestellt, an einem Prüfstand qualifiziert und an einer Testturbine demonstriert werden. Der Schwerpunkt des DLR - Vorhabens liegt in der Fertigung der Rotorblätter und in der darauf folgenden Validierung der Methoden mit den entsprechenden Messdaten. In der Technologie 2 wird ein Rotorblattsegment mit einer aktiven Hinterkante unter Zentrifugalkräften an einem Schleuderprüfstand, unter Ermüdungslasten in einem Dauerfestigkeitsversuch und unter kontrollierten Bedingungen in einem Windkanal getestet. Die federführende Bearbeitung erfolgt hier vom DLR Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik (FA) und hat zum Ziel, Messdaten zu erzeugen, mit denen die Entwurfs- und Simulationsmethoden validiert werden können. In der Technologie 3 werden die drei verschiedenen Vorflügelkonzepte im Rahmen von diversen Windkanaltests untersucht und für das starre Konzept schließlich auch bis zu einem Full-Scale-Test fortgeführt. Die Schwerpunkte des DLR liegen in der aerodynamischen Ausarbeitung durch das Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik (AS) und in der strukturellen Umsetzung (DLR FA) der Konzepte. In den Querschnitthemen werden sich die als besonders signifikant herausstellenden Themen Klebnähte, Flattern und Bewertung der Technologien in einzelnen Work Packages umgesetzt.
Die zukünftigen Leichtbaukonzepte haben einen starken Einfluss auf das vibro-akustische Verhalten des Fahrzeuges. Sie beeinflussen maßgeblich das Übertragungsverhalten der Fahrzeugstruktur in Bezug auf globale und lokale Karosseriesteifigkeiten, Masseverteilungen sowie leichtbaukonforme Schalldämmung und -dämpfung. Daher nimmt die Beurteilung und Beeinflussung der Fahrzeugakustik und des Fahrzeugschwingungsverhaltens in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses einen immer höheren Stellenwert ein. Gleichzeitig sollen bis 2020 nach den durch die Europäische Union definierten CO2-Richtlinien Treibhausgasemissionen im Vergleich zum Stand von 1990 um mindestens 20 % reduziert werden. Eine signifikante Reduktion des Energiebedarfs und somit der Emissionen von Kraftfahrzeugen kann durch die Verringerung der Fahrzeugmasse erreicht werden. Das Potenzial einer Gewichtsreduktion durch Leichtbaumaterialien hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs liegt bei ca. 5-10 %. Bereits mit einer Reduktion der Fahrzeugmasse um 100 kg kann eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs um ca. 0,35 l pro 100 km - über verschiedene Fahr-zustände auf Basis des Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) - erreicht werden. Eine Möglichkeit den Zielkonflikt zwischen Leichtbauanforderungen und vibro-akustischem Verhalten aufzulösen bietet die Adaptronik. Für die Auslegung adaptronischer Maßnahmen wird eine leistungsfähige Simulationsumgebung benötigt, die in diesem Projekt entwickelt werden Komponenten soll.
Die zukünftigen Leichtbaukonzepte haben einen starken Einfluss auf das vibro-akustische Verhalten des Fahrzeuges. Sie beeinflussen maßgeblich das Übertragungsverhalten der Fahrzeugstruktur in Bezug auf globale und lokale Karosseriesteifigkeiten, Masseverteilungen sowie leichtbaukonforme Schalldämmung und -dämpfung. Daher nimmt die Beurteilung und Beeinflussung der Fahrzeugakustik und des Fahrzeugschwingungsverhaltens in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses einen immer höheren Stellenwert ein. Gleichzeitig sollen bis 2020 nach den durch die Europäische Union definierten CO2-Richtlinien Treibhausgasemissionen im Vergleich zum Stand von 1990 um mindestens 20 % reduziert werden. Eine signifikante Reduktion des Energiebedarfs und somit der Emissionen von Kraftfahrzeugen kann durch die Verringerung der Fahrzeugmasse erreicht werden. Das Potenzial einer Gewichtsreduktion durch Leichtbaumaterialien hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs liegt bei ca. 5-10 %. Bereits mit einer Reduktion der Fahrzeugmasse um 100 kg kann eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs um ca. 0,35 l pro 100 km - über verschiedene Fahr-zustände auf Basis des Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) - erreicht werden. Eine Möglichkeit den Zielkonflikt zwischen Leichtbauanforderungen und vibro-akustischem Verhalten aufzulösen bietet die Adaptronik. Für die Auslegung adaptronischer Maßnahmen wird eine leistungsfähige Simulationsumgebung benötigt, die in diesem Projekt entwickelt werden soll.
Die zukünftigen Leichtbaukonzepte haben einen starken Einfluss auf das vibro-akustische Verhalten des Fahrzeuges. Sie beeinflussen maßgeblich das Übertragungsverhalten der Fahrzeugstruktur in Bezug auf globale und lokale Karosseriesteifigkeiten, Masseverteilungen sowie leichtbaukonforme Schalldämmung und -dämpfung. Daher nimmt die Beurteilung und Beeinflussung der Fahrzeugakustik und des Fahrzeugschwingungsverhaltens in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses einen immer höheren Stellenwert ein. Gleichzeitig sollen bis 2020 nach den durch die Europäische Union definierten CO2-Richtlinien Treibhausgasemissionen im Vergleich zum Stand von 1990 um mindestens 20 % reduziert werden. Eine signifikante Reduktion des Energiebedarfs und somit der Emissionen von Kraftfahrzeugen kann durch die Verringerung der Fahrzeugmasse erreicht werden. Das Potenzial einer Gewichtsreduktion durch Leichtbaumaterialien hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs liegt bei ca. 5-10%. Bereits mit einer Reduktion der Fahrzeugmasse um 100 kg kann eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs um ca. 0,35 l pro 100 km - über verschiedene Fahr-zustände auf Basis des Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) - erreicht werden. Eine Möglichkeit den Zielkonflikt zwischen Leichtbauanforderungen und vibro-akustischem Verhalten aufzulösen bietet die Adaptronik. Für die Auslegung adaptronischer Maßnahmen wird eine leistungsfähige Simulationsumgebung benötigt, die in diesem Projekt entwickelt werden soll.
Das Projekt SmartBlades2.0 ist ein Folgeprojekt des Projektes SmartBlades (Laufzeit 12'2012 bis 02'2016), in dem unterschiedliche Technologien zur Entwicklung 'intelligenter Rotorblätter' untersucht wurden. Es werden folgende allgemeine Zielsetzungen verfolgt: ' Demonstration & Erprobung der unterschiedlichen 'Smart-Blades' Technologien, wenn möglich im Freifeld oder im Windkanal. ' Validierung der entwickelten Tools und Methoden, um auf (industrieller) Anwendungsseite ein höheres Maß an 'Confidence' in die Technologien und ihre Auslegung zu erlangen und somit die Chance der wirtschaftlichen Verwertung deutlich zu erhöhen. ' Weiterentwicklung von Methoden und Teilkonzepten, die sich als besonders relevant und aussichtsreich herausgestellt haben und bei denen noch ein signifikanter Forschungsbedarf besteht. ' Bewertungsaussagen für die sinnvolle Anwendung der untersuchten Technologien ' Finalisierung und Überwachung des Strukturdesigns an Fertigungsrestriktionen (AP 1) ' Test eines BTK Blattes am Rotorblattprüfstand (AP 2) ' Erweiterung, Simulation und Adaption des Betriebsführung und Steuerung für die Versuchsanlage mit Demonstrationsblättern (AP 3) ' Instrumentierung der Versuchsanlage und der Rotorblätter (AP 4) ' Durchführung der Messung im Betrieb der Versuchsanlage und Datenauswertung (AP 5) ' Aeroelastische Simulationen: Vergleich mit Versuchsdaten zur Validierung der Modelle (AP 6) ' Validierung von Methoden zur Simulation von instationären Effekten der Pitchregelung auf die Aerodynamik (AP 7) ' Komponentenprüfungen zur Evaluierung und Validierung von Ermüdungsmodellen für Klebverbindung unter komplexer Beanspruchung (AP 8) ' Aerodynamische Effekte zwischen starrem Blatt und flexibler Hinterkante in Rotation (AP 9) ' Effekte instationärer turbulenter Anströmung bei dynamischer Vorderklappe (AP 10) ' Reglerstruktur für adaptive Steuerungen (AP 11) ' Untersuchung der Möglichkeiten des Retrofitting an existierenden Windenergieanlagen (AP 12).
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| Bund | 16 |
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| Förderprogramm | 16 |
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| offen | 16 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 16 |
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| Keine | 3 |
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