ventus efficiens - Verbundforschung zur Steigerung der Effizienz von Windenergieanlagen im Energiesystem

Im Rahmen des Forschungsvorhabens „ventus efficiens“, das innerhalb des Zentrums für Windenergieforschung ForWind angesiedelt ist, wird der Schwerpunkt auf der ganzheitlichen Betrachtung einer Windenergieanlage liegen. So sollen von der Energiewandlung über Tragstrukturen bis hin zu Anbindung ans Stromnetz Kosten gesenkt und Betriebsdauern verlängert werden. Dazu werden in dem auf mehrere Jahre angelegen Vorhaben, das in Kooperation der Universitäten Oldenburg und Hannover realisiert werden soll, nicht nur einzelne Teile der Windkraftanlagen, sondern die gesamte Wirkungskette von der Energieerzeugung in der Anlage bis hin zur Netzanbindung betrachtet.

Das Verbundforschungsvorhaben ist in 4 Teilprojekte unterteilt.

Teilprojekt I:      Effizienzsteigerung der Energiewandlung in Windenergiesystemen

Teilprojekt II:     Effizienzsteigerung von Tragstrukturen

Teilprojekt III:    Effizienzsteigerung des elektrischen Triebstrangs und der Netzanbindung

Teilprojekt IV:   Validierung von Effizienzsteigerungen im Gesamtsystem der Forschungswindenergieanlage

Das Institut für Baustoffe ist in den Teilprojekten TP II und TP IV beteiligt.

Teilprojekt II: Effizienzsteigerung von Tragstrukturen

Dieses Teilprojekt beschäftigt sich mit der Frage, wie die Lebensdauer durch eine Modifikation des Entwurfs, den Einsatz höherfester Materialien und optimierte Bemessungsansätzen gesteigert und damit die Effizienz der Tragstrukturen verbessert werden kann. Das Institut für Baustoffe beschäftigt sich in diesem Teilprojekt mit dem Ermüdungsverhalten hochfester Vergussbetone. Bisher existieren hierzu jedoch kaum unabhängige Untersuchungen und dementsprechend sind in Bezug auf die Beurteilung der experimentell ermittelten Wöhlerkurven für hochfeste Vergussbetone und insbesondere ihrem Verhalten bei sehr hohen Lastwechselzahlen noch erhebliche Wissenslücken und Risiken vorhanden. Im Rahmen des Projektes sollen Vorschläge zur Anpassung existierender Regelwerke hinsichtlich der Ermüdungsbemessung hochfester Vergussbetone erarbeitet werden, um in Zukunft hochfeste Vergussbetone sowohl sicher als auch wirtschaftlich bei ermüdungsbeanspruchten Bauwerken wie Windenergieanlagen einsetzen zu können.

Teilprojekt IV: Validierung von Effizienzsteigerungen im Gesamtsystem der Forschungswindenergieanlagen

Im Fokus dieses Teilprojekts stehen Arbeiten zur Vorbereitung zukünftiger Messkampagnen an Forschungswindenergieanlagen (FWEA), die Erfassung des dynamischen Verhaltens der FWEA kurz nach der Aufstellung sowie der Abgleich mit numerischen Modellen.

Das Institut für Baustoffe beschäftigt sich in diesem Teilprojekt mit dem Tragverhalten der Verbindung zwischen Fundament und Turm. Bisher sind unterschiedliche Beanspruchungssituationen und Lastverteilungen innerhalb des Fugenquerschnitts weitestgehend unbekannt. Es sollen mögliche Verbundstörungen und Eigenspannungszustände des Vergussmaterials erfasst werden. Dazu werden die Messdaten der FWEA von der Herstellung über die Installation der einzelnen Komponenten der Anlagen, bis hin zum Betriebszustand ausgewertet, mit dem Ziel einer realistischen Abbildung des Lastabtrages innerhalb der Vergussfuge.