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Computermodell optimiert den Betrieb von Windparks

21.07.2011
Eine neue Software von Siemens soll die Energieausbeute eines Windparks verbessern und seine Betriebsdauer verlängern.

Wenn sich die großen Rotoren im Wind drehen, erzeugen sie Turbulenzen und stören so die Windräder in den hinteren Reihen. Das neue Programm simuliert das Verhalten des ganzen Windparks und stimmt die Leistung der einzelnen Turbinen aufeinander ab. Experten schätzen, dass so der Energieertrag um einige Prozent steigt, wie die aktuelle Ausgabe der Forschungszeitschrift Pictures of the Future berichtet.


Mit der gleichen Methode lässt sich auch die mechanische Belastung der Windräder vermindern und damit ihre Lebensdauer verlängern. Das Programm befindet sich im schwedischen Windpark Lillgrund in einem Dauertest.

Offshore-Windräder sind Riesen: 115 Meter hoch ragen die 48 Siemens-Anlagen in Lillgrund aus dem Wasser. Im Wind bilden sich hinter den Rotoren mit 93 Meter Durchmesser kilometerlange Turbulenzschleppen. Die nachfolgenden Turbinen laufen nicht mehr rund, und ihre Stromerzeugung schwankt. Außerdem erzeugen die Luftwirbel Vibrationen in den Turbinen, so dass sie schneller altern. Ein Windrad ist für 20 Jahre Betrieb ausgelegt. Läuft es länger, liefert der Windpark ohne zusätzliche Investitionen mehr Energie.

Die Forscher von Siemens Corporate Technology haben ein Computermodell entwickelt, das den gesamten Windpark simuliert. Aus Messungen der Wind- und Rotorgeschwindigkeit, der Temperatur und der Turbinenleistung berechnet es die Luftströmungen und das Verhalten aller Turbinen sowie die Parameter für einen möglichst turbulenzarmen Betrieb der Windräder.

Deren Leistung wird über die Generatoren und den Anstellwinkel der Rotorblätter entsprechend angepasst. Dazu sind alle Turbinen über Glasfaserleitungen mit einer zentralen Steuerung verbunden. Obwohl das System die Leistung einzelner Windräder reduziert, erhöht sich der Ertrag des ganzen Parks und die hinteren Turbinen werden weniger stark belastet. Die Betreiber können mit dem Programm wahlweise den Energieertrag oder die Betriebsdauer optimieren oder beide Parameter optimal ausbalancieren.

Seit zwei Jahren testet Siemens Wind Power die Software in
Lillgrund. Im Herbst wird das Modell anhand der gesammelten Messdaten optimiert. Danach ist eine Pilotphase geplant. Offshore-Windparks sind Teil des Siemens-Umweltportfolios, mit dem das Unternehmen im Geschäftsjahr 2010 rund 28 Milliarden Euro Umsatz erwirtschaftete. (IN 2011.07.5)

Dr. Norbert Aschenbrenner | Siemens InnovationNews
Weitere Informationen:
http://www.siemens.com/innovationnews

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