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Anwendungsorientierte Windfelderforschung und -messung für Windenergieanlagen (ANWIND), Teilvorhaben: WEA-Sensorik und Integration in WEA-Steuerung

Das Projekt "Anwendungsorientierte Windfelderforschung und -messung für Windenergieanlagen (ANWIND), Teilvorhaben: WEA-Sensorik und Integration in WEA-Steuerung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Senvion GmbH i.L..Die Größe der Rotoren von Windenergieanlagen (WEA) der Multimegawattklasse und somit auch der Bereich des einströmenden Windfelds, welches den Rotor beeinflusst, nehmen stetig zu. Windfeldcharakteristiken wie Scherung, Schräganströmung und Turbulenz haben damit einen immer größeren Einfluss, zum einen auf das Betriebsverhalten, zum anderen aber vor allem auf die Belastungen einer WEA. Um diesem Einfluss entgegenzuwirken, ist ein tiefgreifendes Verständnis des Windfeldes nötig, um anwendungsspezifisch Windfeldmodelle und Messstrategien zu entwickeln, welche diese Charakteristiken abbilden und erfassen können. Da aktuell gültige Normen für WEA noch aus Zeiten kleiner Rotoren stammen, zielt das Forschungsvorhaben 'ANWIND' darauf ab, diese Lücke zu schließen. Der direkte Verbund aus Wissenschaft und Industrie sowie der anwendungsorientierte Ansatz des Projektes tragen dabei maßgeblich zur Erreichung der Ziele bei. Für Senvion liegen die Schwerpunkte dabei in der Darstellung der Lasten an der WEA, unter anderem unter dem Aspekt der wirtschaftlichen und langzeitbeständigen Sensorik. Darüber hinaus entwickelt Senvion eine Reglerschnittstelle zur Einbindung der Lidar-Informationen in die WEA-Steuerung. Damit soll ein Test auf einer realen WEA ermöglicht werden, um die Leistungsfähigkeit des Konzeptes zu untersuchen und ggf. deren Grenzen aufzuzeigen.

Anwendungsorientierte Windfelderforschung und -messung für Windenergieanlagen (ANWIND), Teilvorhaben: Modellbildung, Lidar- und UAV-Sensorik sowie Transfer in praktische Anwendungen

Das Projekt "Anwendungsorientierte Windfelderforschung und -messung für Windenergieanlagen (ANWIND), Teilvorhaben: Modellbildung, Lidar- und UAV-Sensorik sowie Transfer in praktische Anwendungen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Stuttgart, Institut für Flugzeugbau (IFB), Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie.Die Größe der Rotoren von Windenergieanlagen (WEA) der Multimegawattklasse und somit auch der Bereich des einströmenden Windfeldes, welches den Rotor beeinflusst, nehmen stetig zu. Windfeldcharakteristiken wie Scherung, Schräganströmung und Turbulenz haben damit einen immer größeren Einfluss, zum einen auf das Betriebsverhalten, zum anderen aber vor allem auf die Belastungen einer WEA. Um diesem Einfluss entgegenzuwirken, ist ein tiefgreifendes Verständnis des Windfeldes nötig, um anwendungsspezifisch Windfeldmodelle und Messstrategien zu entwickeln, welche diese Charakteristiken abbilden und erfassen können. Da aktuell gültige Normen für WEA noch aus Zeiten kleiner Rotoren stammen, zielt das Forschungsvorhaben 'ANWIND' darauf ab, diese Lücke zu schließen. Der direkte Verbund aus Wissenschaft und Industrie sowie der anwendungsorientierte Ansatz des Projektes tragen dabei maßgeblich zu Erreichung der Ziele bei. Im Projektverlauf soll zum einen das Windfeld vor der Anlage mittels weiterentwickelter Lidar-Scantechnologie räumlich hoch aufgelöst erfasst werden und durch zeitlich hoch aufgelöste Flugmessungen von UAVs im Schwarm komplementiert werden. Zum anderen soll das Windfeld an der WEA selbst mit neuer Sensorik und komplexeren Algorithmen vermessen werden, um anwendungsrelevante Erkenntnisse über die Entwicklung des Windfelds vom Ort und Zeitpunkt der Fernerfassung hin zur Anlage zu erlangen. Die Erkenntnisse, die in diesen Messungen gewonnen werden, dienen im Verlauf des Projekts der Validierung und Verbesserung von zunächst in der Theorie entwickelten Windfeldmodellen. In einem weiteren Schritt sollen die Erkenntnisse aus den Windfelduntersuchungen und -modellierungen dann auf praktische Anwendungen übertragen werden. Im Fokus steht dabei die Regelung von WEA, bei der ein großes Potential zur Lastreduktion zu erwarten ist. Außerdem sollen auch für Last- und Leistungsvermessung sowie Schallemissionen Verfahren entwickelt werden, die den größeren Rotoren Rechnung tragen.

Referenzimplementierung eines prognostischen mesoskaligen Windfeldmodells für die Ausbreitungsrechnung nach Anhang 3 der TA Luft zur Berücksichtigung von Geländeunebenheiten bei Steigungen 1:5

Der Bericht stellt die neue Version eines prognostischen Windfeldmodells vor, die nach der Richtlinie VDI 3783 Blatt 7 erfolgreich für steiles Gelände evaluiert wurde. Aus einem wissenschaftlich verwendeten Modell wurde eine kostenfrei verfügbare Referenzimplementierung für die gutachterliche Anwendung entwickelt, die bei Anlagenstandorten im Gebirge die zuverlässige Berechnung von Windfeldern für die Immissionsprognose nach ⁠TA Luft⁠ erlaubt. Die Immissionsprognose ist in der Regel Voraussetzung für die Genehmigung einer Anlage nach § 4 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes und dient dem Nachweis, dass der Betrieb der Anlage keine Überschreitung von Immissionsgrenzwerten verursachen wird.

Lidar complex - Entwicklung von Lidar-Technologien zur Erfassung von Windfeldstrukturen hinsichtlich der Optimierung der Windenergienutzung im bergigen, komplexen Gelände^Teilprojekt Universität Tübingen, Teilprojekt Universität Stuttgart

Das Projekt "Lidar complex - Entwicklung von Lidar-Technologien zur Erfassung von Windfeldstrukturen hinsichtlich der Optimierung der Windenergienutzung im bergigen, komplexen Gelände^Teilprojekt Universität Tübingen, Teilprojekt Universität Stuttgart" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Stuttgart, Institut für Flugzeugbau (IFB), Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie.Dieses Projekt hat folgende drei Ziele: Die Entwicklung von Lidar-Messverfahren für topographisch komplexe Standorte; Entwicklung und Validierung von Windfeldmodellen im komplexen Gelände und ein vertieftes Verständnis des Verhalten von Windenergieanlagen (WEA) im komplexen Gelände. Dazu werden Messungen im flachen und komplexen Gelände durchgeführt, um den Einfluss der Topographie sowie den Einfluss von tages- und jahreszeitlichen Schwankungen im komplexen Gelände zu bestimmen. Des Weiteren werden verschiedene Messmethoden (Windmessmast, meteorologische Messungen mit UAV und Lidar-Systemen) miteinander verglichen. Da Lidar-Systeme eine große Ungenauigkeit im komplexen Gelände aufweisen, sollen Algorithmen entwickelt werden, um die Messgenauigkeit zu erhöhen. In Lidar complex werden am Standort Schnittlingen und Grevesmühlen Lidar-Messungen (gondel- und bodenbasiert, short- und long-range-Systeme) durchgeführt, sowie mit autonom fliegenden Messplattformen (Flugzeug, Helikopter) und Windmessmasten (instrumentiert mit Temperaturs., Cup- und Ultraschall-Anemometer) das Windgeschwindigkeitsfeld gemessen. Das topographisch komplexe Gelände wird modelliert und im Windkanal vermessen. Des Weiteren werden CFD-Berechnungen mit diesem Gelände durchgeführt, die mit den Windkanaldaten sowie den Messdaten verglichen werden. Der Einfluss der komplexen Strömungsstruktur auf das Betriebsverhalten der WEA soll hinsichtlich Leistung und Last durch Simulationen mit generischen WEA bestimmt werden.

Lidar complex - Entwicklung von Lidar-Technologien zur Erfassung von Windfeldstrukturen hinsichtlich der Optimierung der Windenergienutzung im bergigen, komplexen Gelände, Teilprojekt Universität Tübingen

Das Projekt "Lidar complex - Entwicklung von Lidar-Technologien zur Erfassung von Windfeldstrukturen hinsichtlich der Optimierung der Windenergienutzung im bergigen, komplexen Gelände, Teilprojekt Universität Tübingen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit. Es wird/wurde ausgeführt durch: Eberhard Karls Universität Tübingen, Fachbereich Geowissenschaften, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG), Arbeitsgruppe Umweltphysik.Dieses Projekt hat folgende drei Ziele: Die Entwicklung von Lidar-Messverfahren für topographisch komplexe Standorte; Entwicklung und Validierung von Windfeldmodellen im komplexen Gelände und ein vertieftes Verständnis des Verhaltens von Windenergieanlagen (WEA) im komplexen Gelände. Dazu werden Messungen im flachen und komplexen Gelände durchgeführt, um den Einfluss der Topographie zu bestimmen, sowie den Einfluss von tages-und jahreszeitlichen Schwankungen im komplexen Gelände. Desweiteren werden verschiedene Messmethoden (Windmessmast, meteorologische Messungen mit Unmanned Aerial Vehicle (UAV) und Lidar-Systemen) miteinander verglichen. Da Lidar-Systeme eine große Ungenauigkeit im komplexen Gelände aufweisen, sollen Algorithmen entwickelt werden, um die Messgenauigkeit zu erhöhen. In Lidar complex werden am Standort Schnittlingen und Grevesmühlen Lidar-Messungen (gondel-und bodenbasiert, short- und long-range Systeme) durchgeführt, sowie mit autonom fliegenden Messplattformen (Flugzeug, Helikopter) und Windmessmasten (instrumentiert mit Temperaturs., Cup- und Ultraschall-Anemometer) das Windgeschwindigkeitsfeld gemessen. Das topographisch komplexe Gelände wird modelliert und im Windkanal vermessen. Des Weiteren werden CFD-Berechnungen mit diesem Gelände durchgeführt, die mit den Windkanaldaten sowie den Messdaten verglichen werden. Der Einfluss der komplexen Strömungsstruktur auf das Betriebsverhalten der WEA soll hinsichtlich Leistung und Last durch Simulationen mit generischen WEA bestimmt werden.

Räumlich explizite Modellierung der Ausbreitung von Pflanzendiasporen

Das Projekt "Räumlich explizite Modellierung der Ausbreitung von Pflanzendiasporen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Leipzig, Institut für Meteorologie.Die Fernausbreitung (größer als 100m) von Pflanzensamen (Diasporen) hat signifikante Auswirkungen auf eine Reihe von ökologischen und evolutions-biologischen Prozessen. Aufgrund von methodischen Problemen sind diese Prozesse durch Messungen allein nicht erfassbar. Um diese Probleme zu lösen werden mechanistische bzw. stochastische Ausbreitungsmodelle verwendet. Auf der Grundlage des existierenden mechanistischen Windausbreitungsmodells PAPPUS (Universität Frankfurt am Main) und dem dreidimensionalen Strömungsmodell ASAM ( Institut für Troposph. Forschung Leipzig) ist ein mikroskaliges Windfeldmodell entwickelt worden, welches unter Berücksichtigung der Struktur der Landschaft neben der Diagnose auch eine Prognose der räumlichen Ausbreitung von Pflanzendiasporen ermöglicht. Dazu werden im Modell auf dem Hintergrund der REMO-Datenbank vor allem die räumliche Verteilung der Turbulenz, speziell thermisch induzierte Auf- und Abwinde in der bodennahen Luftschicht berücksichtigt. Die Validierung der numerischen Simulationen erfolgt mit Experimenten in flachem homogenen Terrain und im gegliedertem Gelände mit unterschiedlichen flugfähigen Pflanzensamen.

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