Das Projekt "MW 1.5 demonstration wind turibne Aachen/Heerlen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Aachener Straßenbahn und Energieversorgungs-AG durchgeführt. Objective: Demonstration of large-scale 1.5 MW wind turbine with innovative design at an inland site. - Acquisition of operational experience with 1.5 MW-class wind turbine in a complex wind regime, including mechanical and electrical performance, grid compliance and availability. - Start-up of multiple ownership EuroWindPark, consisting of 8-9 turbines of 1.5 MW each, as vital part of the energy concept for the new Dutch-German industrial area Aachen/Heerlen. The wind park will supply an estimated electrical output of 22 GWh/a, thus making a major contribution to the energy supply of the industrial area. (Planning, modelling and partly realization of this concept are subject of project 'Future Energies Aachen/Heerlen', which is supported by the E.C. DG XVII ALTENER-program.). General Information: - Large, new generation wind turbine (hub height 68 m, rotor diameter 66 m, generator rating 1.5 MVA) of the gearless variable-speed design, feeding into the grid via self commutating pulse-width modulated inverter. - The planned turbine site is in close vicinity of the Dutch/German border, to the northwest of the city of Aachen, near the Dutch village of Simpelveld/Bocholtz. Comprehensive wind energy studies have been performed in the Aachen area since 1990; the proposed location is a very promising wind energy site. The average wind speed at hub height (68 m a. g. I.) is 6.2 m/s; distance to the closest residence is 700 m. A turbine sound level of 103 dB is expected. - The turbine will be operated by the local utility company and is therefore not eligible for national German subsidies Innovative aspects of the proposed turbine: - Very large rotor blades (31 m) with full pitch control - Direct-drive concept (no gearbox) scaled up to the MW class - Low maximum rotational speed of 19 rpm to reduce aerodynamic noise - Size, design and rated output power of ring-shaped multipole generator - Inverter (Technology and rating of pulse-width modulated inverter) - Plant control and management unit - Strategies of operation, eg constant power operation of a large turbine - Attractive, pleasant architectural design of the turbine nacelle (Sir Norman Foster) Innovative aspects of the monitoring phase: - P-v-curve analysis of a new large turbine in complex terrain - Analysis of wind speed profile in complex terrain - Grid integration analysis of a large turbine with power regulation. Prime Contractor: Aseag Energie GmbH; Aachen; Germany.
Das Projekt "Investigation of serrated trailing edge noise" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Computeranwendungen III durchgeführt. General Information/Objectives: The objective of the project is the reduction of the noise emitted by a horizontal axis wind turbine by the application of serrated trailing edges. The most dominant aero acoustic noise sources, the trailing-edge noise and the tip noise are to be tackled and reduced as far as possible. It has been proven from wind tunnel experiments within a Dutch TWIN-project that in the 2d-case a reduction of up to 6 dB(A) can be achieved by the application of saw teeth. In an EU-project on tip noise it has been shown that the noise emission strongly depends on details of the flow and, therefore, the 2d-results cannot be transferred straight away to full-scale blades. At present no theoretical predictions or experimental data are available on saw tooth trailing edge noise for 3d-flow. The STENO project wants to close this gap. Technical Approach Since most of the aero acoustic noise emanates from the tip region - here representing the outer 15 per cent of the blade - the noise-reducing means should be applied there. With a special blade tip (supplied by Aerpac) measurements will be performed in anechoic and low-speed wind tunnels at NLR, both to find the aerodynamic input parameters needed for a semi-empirical noise prediction method and to measure the actually generated noise to be compared with the predicted one. With these results, an existing 2d-model for noise emission from serrated trailing edges will be extended at TNO/TPD to and validated for the case of 3d-flow in the blade tip region. It will then be used to lay out the optimum serration geometry for the full scale UNIWEX tips. It is planned to investigate three different tips experimentally on the two-bladed 16m UNIWEX turbine of the ICA/Uni Stuttgart. Operational, structural and acoustic data will be collected, the latter by ECN applying a proven far-field method. These results will lead to a quantitative ranking of the different tips and the prediction method. After possible modifications of the tips and/or selection of differing test parameters, a second round of experiments will be conducted. Expected Achievements and Exploitation The project proposed will assess the noise reduction potential of saw tooth trailing edges for full-scale wind turbines and will provide a semi-empirical prediction method which could be applied to the acoustically most interesting blade tips with 3d-flow. Up to now this method is only applicable to the more inboard blade sections with practically 2d-flow. This will allow the design of quieter wind turbines - 3dB(A) less if the 2d results of the TWIN project can be achieved for the 3d-flow as well - or even cheap retrofits for existing turbines. ... Prime Contractor: Universität Stuttgart, Fakultät 14, Informatik, Institut für Computeranwendungen; Stuttgart; Germany.
Das Projekt "Konstruktion und Erprobung akustisch optimierter Fluegel von Windkraftanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Aerodynamik und Gasdynamik durchgeführt. General Information/Project Objectives: The main objectives of the project are: - To design acoustically optimized airfoils for wind turbines using all noise reducing concepts which were found to be successful (trailing-edge serrations, new airfoil shapes). - To design acoustically optimized blades and to test them in a large wind tunnel in order to include rotation and/or unsteady flow. - To improve the understanding of 'excess noise' and to develop guidelines to prevent it. - To quantify the impact of noise reducing concepts on the power output of a large wind turbine. It is expected that a rotor which is equipped with acoustically optimized blades yields a reduction in sound power level of 3-6 dB compared to a conventional state-of-the-art rotor. Technical Approach: The technical approach consists basically of two steps: (1) the design of acoustically optimized airfoils, and (2) the testing of these airfoils on a model rotor in the wind tunnel. The aerodynamic design will be accomplished using standard tools like the Eppler code or XFOIL. The acoustic evaluation will be performed by employing prediction models for the two important noise mechanisms, namely trailing-edge noise and inflow-turbulence noise. These prediction models are sensitive enough to capture the influence of the exact airfoil shape on the noise production. Since trailing-edge serrations have been proven to be an efficient means for reducing trailing-edge noise, they will be integrated in the design. The airfoils will be tested aerodynamically and acoustically in two wind tunnels at the University of Stuttgart and the National Aerospace Laboratory NLR, respectively. In a second step the airfoils will be used to design two acoustically optimized rotor blades. One blade will include trailing-edge serrations. A third blade will be designed as a reference blade based on standard airfoils like the NACA-63xx or -64xx series. The blades will be tested in a two-bladed configuration in the German-Dutch Windtunnel (DNW). Noise measurements will be performed using an inflow microphone array. Additional experiments will be undertaken in order to understand the phenomenon of 'excess noise'. As a final step, the industrial partner Rotorline will carry out a design study for a new 1 MW rotor which is based on the new airfoils. Here, the aerodynamic characteristics which were measured in the wind tunnel will be used. This study will allow to assess the impact of noise reducing concepts (serrations, new airfoil shapes) on the power output of a wind turbine. Expected Achievements: The expected achievements are: - A new airfoil family which incorporates all the state-of-the-art noise reducing concepts (serrations, new airfoil shapes) with 'best-as-possible' aerodynamic features. - A validated methodology to design 'silent' airfoils while taking the aerodynamic performance into account. - An improved understanding of the generation, modelling, and reduction of aerodynamic noise in case of rotatio
Das Projekt "Teilvorhaben: Einfluss der Triebstrangdynamik auf die Emission von Erschütterungen und Infraschall" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MesH Engineering GmbH durchgeführt. In dem beantragten Vorhaben sollen die Emissionen von Erschütterungen und Infraschall von Windenergieanlagen modelliert und verstanden werden. Dazu wird ein Mehrkörpersimulationsmodell des Triebstrangs einer Windenergieanlage entwickelt, um den Transfer von Vibrationen zu erkennen. Ein Schwerpunkt liegt in der Entwicklung eines rheologischen Modells der Elastomerlager zur Triebstrangentkopplung. Des Weiteren ist geplant die Emissionen von Windenergieanlagen zu reduzieren. Dazu werden Empfehlungen abgegeben wie der Lastpfad verändert werden kann, um die Vibrationen die für eine Emission von Infraschall und Erschütterungen ursächlich sind gezielt zu dämpfen. Dieses Teilvorhaben bearbeitet insbesondere 4 Teil-Arbeitspakete. Im Teil-AP A2.2 wird die Modellierung der Triebstrangkomponenten der Referenz-Windenergieanlage inklusive elastischer Kopplungselemente vorgenommen. Teil-AP D1.3 widmet sich der Ermittlung des notwendigen und hinreichenden Detaillierungsgrads des MKS-Modells des Triebstrangs. Im Teil-AP D2.2 wird eine Optimierung der Triebstrang-Lagerung erarbeitet. Zudem werden Modellierungs- und Auslegungshinweise hinsichtlich der Triebstrangkomponenten abgegeben (AP D4).
Das Projekt "FHprofUnt 2015: High Efficiency Low Noise HeaTeilprojekt ump Dryer - Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Berliner Hochschule für Technik, Fachbereich II Mathematik, Physik und Chemie durchgeführt. Durch den Einsatz von Wärmepumpen in Wäschetrocknern wird der Energieverbrauch gegenüber konventionellen Wäschetrocknern signifikant reduziert. Eine weitere Verbreitung wird durch deren höheres Geräuschniveau erschwert, welches durch den prinzipiell erhöhten Strömungswiderstand und den höheren Volumenstrom für den Wärmepumpen-Prozess bedingt ist. Für die Vorhersage und Optimierung der Strömungsgeräusche stehen derzeit keine geeigneten Methoden zur Verfügung. Im Rahmen von HELNOISE sollen entsprechende Werkzeuge für Wärmepumpentrockner, speziell für die Luftführung und den neuen Ventilator, weiterentwickelt werden. Ziel ist es, Radiallüfter und Luftführungen zu entwickeln, die im Hinblick auf die Gesamtakustik und den Energieverbrauch optimiert sind. Hierzu sollen die folgenden Arbeiten durchgeführt werden. Unter Berücksichtigung der Aeroakustik werden verschiedene hoch-effiziente Radiallüfter entworfen und die Kennlinien mit Hilfe der Computational Fluid Dynamics (CFD) berechnet. Darauf basierend werden die für die Akustik entscheidenden instationären Strömungsfelder berechnet (Arbeitsgruppe Strömungssimulation von Prof. Frank, HTW, Teilprojekt A). Verschiedene hochauflösende, experimentelle Methoden dienen zur Validierung der numerischen Ergebnisse. Diese Datensätze der instationären Druckschwankungen bilden die Rechenbasis, mit deren Hilfe die Schallabstrahlung von Ventilatoren in das akustische Fernfeld vorherbestimmt werden kann (Arbeitsgruppe Akustiksimulation von Prof. Ochmann, Beuth, Teilprojekt B). Hierfür werden die Randdaten der Geschwindigkeit und des Druckes auf einer die Strömungsmaschine umgebenden Hüllfläche bestimmt und als Eingabedaten für ein Randelementeverfahren (Boundary Element Method, BEM) verwendet. Als integrale Optimierungsgröße wird die abgestrahlte Schallleistung berechnet. Die gemeinsam erzielten Ergebnisse werden an einem realen Lüfter-Prototypen experimentell überprüft, die Methoden validiert und das Gesamtsystem optimiert.
Das Projekt "Entwicklung von Entwurfsinstrumenten fuer die Herstellung von Windkraftanlagen mit verringertem aerodynamischen Laerm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Aerodynamik und Gasdynamik durchgeführt. General Information: Objectives The objective of the project is to develop models for quantifying the noise emission from airfoil sections and blades of wind turbines. Special emphasis is laid on the influence of airfoil and blade shape on noise radiation. The models will facilitate the development of design tools enabling manufacturers to take the noise problem into account at an early stage of blade and turbine development. The new models will be used within the project for parametric studies in order to create a database which can be used as a design guideline. A further objective of the project is the development of a Windows-based computer program which allows the design of wind parks with respect to the noise emission in the surroundings. Technical Approach The technical approach follows basically along two lines: (1) a large experimental study with aerodynamic and acoustic measurements in two wind tunnels, (2) a theoretical and numerical approach where state-of-the-art techniques will be used for flow simulations and for the development of new noise prediction models. The experiments will be performed at the National Aerospace Laboratory, NL. Measurements will be taken on seven 2D-sections with currently used airfoils and on five 3D-models (blade tips) of different planforms and sizes. Aerodynamic measurements will use (a) hot-wires to determine the boundary layer characteristics (velocity profile, distribution of turbulent kinetic energy, spectra), (b) miniature pressure transducers to measure the surface pressure fluctuations, (c) five-hole probes to measure the roll-up of the tip vortex behind a blade tip. A balance will allow loads to be determined. Acoustic measurements on a large number of models will use an acoustic antenna. Turbulence grids will be mounted at the nozzle outlet in order to study the influence of incoming turbulence on noise. The flow simulations will take place at the Free University of Brussels (VUB). The formulation of improved models for noise prediction will be undertaken in close co-operation between University of Stuttgart (D), the TNO-Institute of Applied Physics (NL), and VUB (B). Expected Achievements and Exploitation The expected achievements of the project are: - improved models for the relevant noise mechanisms which take the airfoil shape into account, - improved understanding of the noise generation at the blade tip, - design guidelines for reduced aerodynamic noise wind turbines, - Windows-based computer program for wind park design.
Das Projekt "Simulationsverfahren fuer aerodynamisch hervorgerufene Geraeuschpegel in Innenraeumen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Mercedes-Benz Group AG durchgeführt. Noise has a large impact on the life of people and low interior noise is one of the major comfort criterion expected by car purchasers. The air flow around vehicle, source of aerodynamic noise transmitted in the cockpit by structural vibrations, is of great interest for car manufacturers because other noise sources contributing to interior noise have been reduced during last years. The goal of the project is to provide tools and methodologies for the reduction of the aerodynamic sources, and therefore interior and exterior noise, of passenger cars with a possible application of the results for train and aircraft transports. SMILE will increase competitiveness of partners on the world market by developing models for the prediction of wall pressure fluctuations, which will be coupled with vibro-acoustic tools to calculate interior aerodynamic noise.
Functional marine mammal acoustic communication evolved under natural ambient noise levels, which makes communication vulnerable to anthropogenic noise sources. In this report, we consider the potential long-range effects ofairgunnoise on marine mammal communication range. During the propagation process, airgun impulses are reflected multiple times from the sea surface, refracted in sound channels and reverberated, leading to signal stretching that may result in a continuous received sound.<BR>Quelle: www.umweltbundesamt.de<BR>
Das Projekt "FHprofUnt 2015: High Efficiency Low Noise HeaTeilprojekt ump Dryer - Wärmepumpentrockner mit hohem Wirkungsgrad und niedrigem Geräusch" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, Hochschulteil Blankenburg, Fachbereich 2, Ingenieurwissenschaften II, Labor Thermo- und Fluiddynamik durchgeführt. Durch den Einsatz von Wärmepumpen in Wäschetrocknern wird der Energieverbrauch gegenüber konventionellen Wäschetrocknern signifikant reduziert. Eine weitere Verbreitung wird durch deren höheres Geräuschniveau erschwert, welches durch den prinzipiell erhöhten Strömungswiderstand und den höheren Volumenstrom für den Wärmepumpen-Prozess bedingt ist. Für die Vorhersage und Optimierung der Strömungsgeräusche stehen derzeit keine geeigneten Methoden zur Verfügung. Im Rahmen von HELNOISE sollen entsprechende Werkzeuge für Wärmepumpentrockner, speziell für die Luftführung und den neuen Ventilator, weiterentwickelt werden. Ziel ist es, Radiallüfter und Luftführungen zu entwickeln, die im Hinblick auf die Gesamtakustik und den Energieverbrauch optimiert sind. Hierzu sollen die folgenden Arbeiten durchgeführt werden. Unter Berücksichtigung der Aeroakustik werden verschiedene hoch-effiziente Radiallüfter entworfen und die Kennlinien mit Hilfe der Computational Fluid Dynamics (CFD) berechnet. Darauf basierend werden die für die Akustik entscheidenden instationären Strömungsfelder berechnet (Arbeitsgruppe Strömungssimulation von Prof. Frank, HTW). Verschiedene hochauflösende, experimentelle Methoden dienen zur Validierung der numerischen Ergebnisse. Diese Datensätze der instationären Druckschwankungen bilden die Rechenbasis, mit deren Hilfe die Schallabstrahlung von Ventilatoren in das akustische Fernfeld vorherbestimmt werden kann (Arbeitsgruppe Akustiksimulation von Prof. Ochmann, Beuth). Hierfür werden die Randdaten der Geschwindigkeit und des Druckes auf einer die Strömungsmaschine umgebenden Hüllfläche bestimmt und als Eingabedaten für ein Randelementeverfahren (Boundary Element Method, BEM) verwendet. Als integrale Optimierungsgröße wird die abgestrahlte Schallleistung berechnet. Die gemeinsam erzielten Ergebnisse werden an einem realen Lüfter-Prototypen experimentell überprüft, die Methoden validiert und das Gesamtsystem optimiert.
Das Projekt "Entwicklung einer auf Druckluft basierenden Methode zur Lärmminderung an rotierenden Werkzeugen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Werkzeugmaschinen durchgeführt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Beurteilung einer Methode zur Minderung des werkzeugbedingten Lärms mittels der im Drehbereich eines schnell rotierenden Werkzeugs zusätzlich eingeleiteten Luftmengen. Die durchgeführten Untersuchungen umfassten als erstes eine gründliche Recherche der messtechnischen und rechnergestützten Möglichkeiten zur Ermittlung der Strömungsverhältnisse der umgebenden Luft bei rotierenden Systemen wie z.B. Turbinen, Lüfter, Rotoren und spanenden Werkzeugen. Unter Bezugnahme auf die wesentlichen Aspekte am Markt vorhandener Simulationsprogramme wurde eine auf strömungstechnische Anwendungen hin gerichtete Auswahl von Software-tools zur numerischen Simulation und Visualisierung durchgeführt. Dadurch konnten die spezifischen Luftströmungs- und Akustikparameter numerisch prognostiziert und Strömungsfelder in der Nähe schnell rotierender Werkzeuge visualisiert werden. Während des Projektablaufs wurden typische Zerspanungswerkzeuge hinsichtlich der Entstehung von turbulenten Luftströmungen analysiert und einige davon experimentell untersucht. Als beispielhafte Repräsentanten wichtiger Werkzeuggruppen wurden massive Hobelmesserköpfe und Kreissägeblätter verwendet. Um die akustischen Parameter und das mögliche Lärmminderungspotenzial der neuen Methode bei diesen Werkzeugen messtechnisch korrekt zu erforschen, wurde ein Rotationsprüfstand mit laufruhigem Spindelantrieb und universeller Werkzeugaufnahme entwickelt und in Betrieb genommen. Der Prüfstand wurde bei den experimentellen Untersuchungen eingesetzt. Zur Durchführung der betriebsbezogenen Versuche wurde eine Fräsmaschine mit Düsensystem ausgerüstet und im Schallmessraum der Klasse 1 des Instituts aufgebaut. Das Luftdüsensystem wurde zur Durchführung von betriebsnahen Untersuchungen bzw. zur Beurteilung der Schallminderungsmethode angepasst und an der Versuchsmaschine angebracht. Dafür wurden ausgewählte Luftdüsen hinsichtlich ihrer Luftstrahlgeschwindigkeit, Blasmuster und Schallemission verwendet. Die durchgeführten experimentellen Untersuchungen zeigen eine deutliche Senkung des Schallpegelparameters LAeq bis zu 8 dB bei der Anwendung von z.B. massiven Hobelwerkzeugen und dem gleichzeitigen Einsatz von zwei Düsen. Es wurde festgestellt, dass sowohl das Leerlauf- und werkstückbedingte Geräusch mit dem entwickelten Düsensystem effektiv bekämpft werden kann. Weiterhin ist es gelungen, die zweckmäßigen Luftdüsenkombinationen für die untersuchten Hobelmesserwerkzeuge zu finden, die bestmöglichen Düsenpositionen für diesen Werkzeugtyp festzustellen sowie eine Definition der minimal benötigten Luftdruckmengen für eine effiziente Schallsenkung zu treffen. Da das Düsensystem effektiv bei geringen Luftdruckwerten eingesetzt werden kann und einen niedrigen Luftverbrauch aufweist, kann die entwickelte Lärmminderungsmethode als wirtschaftlich anerkannt und für eine weitere, breitere industrielle Anwendung - auch bei anderen Maschinen- und Werkzeugtypen - empfohle