Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

WWU-Physiker verbessern Windkraftanlagen durch mathematische Vorhersagen

28.02.2008
Wind ist unberechenbar - mal nur ein Hauch, mal böiger Sturm. Trifft er auf ein Hindernis, entstehen turbulente Luftströmungen. Für die Betreiber von Windkraftanlagen bedeuten diese Unwägbarkeiten technische Schwierigkeiten und mangelnde Planbarkeit, was sich im Strompreis widerspiegelt.

Forscher vom Institut für Theoretische Physik der WWU Münster machen den Wind mathematisch genauer vorhersagbar, um die Nutzung der Windenergie zu verbessern.

Die Arbeit ist Teil des Projekts "Windturbulenzen und deren Bedeutung für die Nutzung der Windenergie", das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird. Neben den Münsteranern sind Forscher der Fachhochschule Kiel, des Max-Planck-Instituts für Physik komplexer Systeme in Dresden und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Göttingen beteiligt sowie - als Koordinatoren - Wissenschaftler des Zentrums für Windenergieforschung ForWind der Universitäten Oldenburg und Hannover.

"Turbulente Strömungen wie Verwirbelungen in einem großen Windfeld sind zurzeit nicht berechenbar. Während in anderen Bereichen der Physik durch genaue Simulationen am Computer Versuche eingespart werden können, ist das in der Strömungsforschung bisher nicht möglich", erklärt Prof. Dr. Rudolf Friedrich, der das münstersche Teilprojekt leitet. "Beim Autobau zum Beispiel ist man immer noch auf Versuche in Windkanälen angewiesen, in denen man die auftretenden Kräfte messen kann."

... mehr zu:
»Physik »Windkraftanlage

Zwar gibt es mathematische Modelle, die die Strömungsverhältnisse an Windkraftanlagen simulieren, jedoch spiegeln diese Simulationen die realen Bedingungen nicht ausreichend wider. Die Forscher im Wind-Projekt arbeiten daher an einer Verbesserung der Simulation. "Bislang nutzen die Ingenieure ein allgemeines Windfeldmodell und Erfahrungswerte, um abzuschätzen, welche Lasten ein Windkraftwerk aushalten muss", so David Kleinhans, der das Windfeldmodell unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Turbulenz im Rahmen seiner Doktorarbeit erweitert hat. "Ein realistischeres Windmodell kann helfen, die Bauteile der Windräder so zu wählen, dass sie weniger verschleißanfällig sind."

Kleinhans hat das allgemeine Windmodell weiterentwickelt, so dass damit auch starke Schwankungen in Windfeldern mathematisch beschrieben werden können - die Physiker können nun auch Extremereignisse wie Windböen simulieren, was bislang nicht möglich war. Das erweiterte Modell wurde in Zusammenarbeit mit einem Hersteller von Windkraftanlagen bereits getestet.

Schwankungen in Windfeldern, wie sie durch Windböen entstehen, führen zu Spannungsschwankungen im Stromnetz. Diese wiederum bedeuten Schwierigkeiten für die Netzbetreiber, die eine gleichmäßige Versorgung der Kunden gewährleisten und Stromausfälle durch zu starke Spannungsschwankungen verhindern müssen. "Strom ist umso teurer, je kurzfristiger er bereitgestellt wird", bringt Kleinhans das Problem auf den Punkt. Könnte man zum Beispiel Böen vorhersagen, könnten die Windkraftanlagen rechtzeitig kurz vom Netz genommen werden. An solch einer Vorhersagemethode arbeiten die Dresdener Projektpartner.

Die Förderung durch das BMBF ist auf drei Jahre begrenzt und läuft im Juli 2008 aus. "Gemeinsam mit den anderen beteiligten Forschern sind wir einen Schritt nach vorn gegangen", resümieren die Münsteraner zufrieden. Die Grundlagenforschung im Bereich Windkraftanlagen war zu Projektbeginn von der Industrie wenig beachtetes Neuland; mittlerweile hat das Interesse zugenommen. Die münsterschen Physiker und ihre Kollegen wollen auch in Zukunft intensiv weiterarbeiten, um die Nutzung der Windenergie zu optimieren.

Dr. Christina Heimken | idw
Weitere Informationen:
http://www.forwind.de/
http://pauli.uni-muenster.de/tp/menu/forschen/ag-friedrich.html

Weitere Berichte zu: Physik Windkraftanlage

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Chillventa 2018: Fraunhofer ISE rückt Wärmepumpen in den Fokus
12.10.2018 | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

nachricht Mikro-Energiesammler für das Internet der Dinge
11.10.2018 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Gravitationswellen die Dunkle Materie ausleuchten

Schwarze Löcher stossen zusammen, Gravitationswellen breiten sich durch die Raumzeit aus - und ein riesiges Messgerät ermöglicht es, die Struktur des Universums zu erkunden. Dies könnte bald Realität werden, wenn die Raumantenne LISA ihren Betrieb aufnimmt. UZH-Forschende zeigen nun, dass LISA auch Aufschluss über die schwer fassbaren Partikel der Dunklen Materie geben könnte.

Dank der Laserinterferometer-Raumantenne (LISA) können Astrophysiker Gravitationswellen beobachten, die von Schwarzen Löchern ausgesendet werden. Diese...

Im Focus: Auf dem Weg zu maßgeschneiderten Naturstoffen

Biotechnologen entschlüsseln Struktur und Funktion von Docking Domänen bei der Biosynthese von Peptid-Wirkstoffen

Mikroorganismen bauen Naturstoffe oft wie am Fließband zusammen. Dabei spielen bestimmte Enzyme, die nicht-ribosomalen Peptid Synthetasen (NRPS), eine...

Im Focus: Größter Galaxien-Proto-Superhaufen entdeckt

Astronomen enttarnen mit dem ESO Very Large Telescope einen kosmischen Titanen, der im frühen Universum lauert

Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Olga Cucciati vom Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) Bologna hat mit dem VIMOS-Instrument am Very Large...

Im Focus: Auf Wiedersehen, Silizium? Auf dem Weg zu neuen Materalien für die Elektronik

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben zusammen mit Wissenschaftlern aus Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgarien) und Madrid (Spanien) ein neues, metall-organisches Material entwickelt, welches ähnliche Eigenschaften wie kristallines Silizium aufweist. Das mit einfachen Mitteln bei Raumtemperatur herstellbare Material könnte in Zukunft als Ersatz für konventionelle nicht-organische Materialien dienen, die in der Optoelektronik genutzt werden.

Bei der Herstellung von elektronischen Komponenten wie Solarzellen, LEDs oder Computerchips wird heutzutage vorrangig Silizium eingesetzt. Für diese...

Im Focus: Goodbye, silicon? On the way to new electronic materials with metal-organic networks

Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz (Germany) together with scientists from Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgaria) and Madrid (Spain) have now developed and characterized a novel, metal-organic material which displays electrical properties mimicking those of highly crystalline silicon. The material which can easily be fabricated at room temperature could serve as a replacement for expensive conventional inorganic materials used in optoelectronics.

Silicon, a so called semiconductor, is currently widely employed for the development of components such as solar cells, LEDs or computer chips. High purity...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Lehren und Lernen mit digitalen Medien im Fokus

22.10.2018 | Veranstaltungen

Natürlich intelligent

19.10.2018 | Veranstaltungen

Rettungsdienst und Feuerwehr - Beschaffung von Rettungsdienstfahrzeugen, -Geräten und -Material

18.10.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Chemie aus der Luft: atmosphärischem Stickstoff als Alternative

22.10.2018 | Biowissenschaften Chemie

Gebirge bereiten Boden für Artenreichtum

22.10.2018 | Geowissenschaften

Neuer Wirkstoff gegen Anthrax

22.10.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics