Das Projekt "Teilvorhaben: Torsionsmessung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SSB Wind Systems GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Programm 'Smart Blades', das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWI) gefördert wird, ist ein Forschungsprogramm unter Beteiligung der Organisationen Fraunhofer IWES, DLR und ForWind, das in 2012 aufgenommen wurde. Die Projektstruktur besteht aus drei Hauptteilen. Teil 1 des Programms mit dem Titel 'Technologie 1: Passive Smart Blades' befasst sich mit der Konstruktion und Einsatzerprobung eines 20-Meter-Blattes mit einer geometrischen Biege-Torsions-Kopplung. In der vorliegenden Phase 2 des Projektes wird das entwickelte Demonstrationsblatt im Feldversuch getestet. Eine Schlüsselvariable bei der Konstruktion und Optimierung einer geometrischen Biege-Torsions-Kopplung ist die Blatttorsion, da der lokale Anstellwinkel, und damit die aerodynamischen Lasten, von der Torsionsverformung des Blattes über seine Spannweite abhängen. SSB Wind Systems GmbH & Co KG bietet ein Produkt an, das die Torsion in den Blättern präzise messen kann. Im Rahmen des Projektes wird dieses System auf die Randbedingungen der Demonstrationsblätter angepasst, so dass es in der Lage ist, ca. 80% der Spannweite zu erfassen. Weiterhin wird das System installiert und gewartet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Messungen in turbulenten Umgebungen und Regelung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Physik & ForWind - Twist Turbulenz, Windenergie, Stoachastik durchgeführt. Das Teilvorhaben von ForWind-Oldenburg im Rahmen von SmartBlades2.0 verfolgt zum einen die systematische Weiterführung der in Projekt 'Smart Blades' (FKZ 0325601) erarbeiteten Ergebnisse bzw. den Einsatz der entwickelten Methoden und Tools. Zum anderen sollen durch experimentelle und numerische Untersuchungen grundlegende Beiträge zur Weiterentwicklung aller drei Technologien hin zu höheren technischen Reifegraden geliefert werden. In Technologie 1 (Passive Smart Blades) werden numerische Werkzeuge aus dem Projekt 'Smart Blades' mit Hilfe von Messdaten an einer realen Anlage validiert. Zusätzlich sind LiDAR Messungen der Einströmung dieser Anlage geplant, die in diese und andere Validierungen einfließen werden. In Technologie 2 (Smart Blades mit aktiven Hinterkanten) wird das Verhalten eines Blattabschnitts mit aktiver Hinterkante experimentell validiert. Hierzu wird aufbauend auf dem ungeregelten Betrieb des Profils am Freifelddemonstrator in atmosphärischer Anströmung durch das DLR nachfolgend durch ForWind-Oldenburg das Profil in einen geschlossenen Regelkreis eingebunden und reproduzierbar unter turbulenten Bedingung im Windkanal getestet. Diese Beträge und die Berücksichtigung von z. B. optischen Strömungssensoren am Blatt ermöglichen eine Weiterentwicklung der Regelung des Gesamtsystems. In Technologie 3 (Aktive Vorflügel) sind neben der Entwicklung von spezifischen Regelungskonzepten für den aktiven Vorflügel ausgiebige Messungen unter turbulenten Windbedingungen an den unterschiedlichen Vorflügelkonzepten (aktiv, passiv, starr) auf Profilebene geplant, dies ermöglicht einen Vergleich dieser Konzepte hinsichtlich ihrer aerodynamischen Wirksamkeit. Zusätzliche Experimente an einer Modellwindenergieanlage mit einem starren Vorflügel unter kontrollierten Bedingungen im Windkanal sollen den Einfluss dieser Technologie auf das dynamische Verhalten einer Gesamtanlage zeigen. Diese Arbeiten werden durch die stochastische Analyse von Anlagendaten einer realen Windenergieanlage sowohl mit als auch ohne Vorflügel ergänzt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Konsolidierung von Methoden mit Messdaten aus Windkanal-, Prüfstand- und Anlagenversuchen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WRD Wobben Research and Development GmbH durchgeführt. Im ersten SmartBlades-Projekt wurden neue aktive und passive Blatttechnologien konzeptionell untersucht und interessante Potenziale für Windkraftanlagen aufgezeigt. Im Nachfolgeprojekt soll die technologische Reife weiter erhöht und die Potenzialanalysen detailliert werden. Insbesondere ist es industriellen Partnern ein Anliegen, die industrielle Verwertbarkeit selbst zu beleuchten und zu einer strategischen Einschätzung von Einzeltechnologien zu kommen. Im Teilvorhaben SmartBlades2 wird von der Wobben Research and Development GmbH (kurz WRD) der Ansatz verfolgt, ausgewählte Technologien industriellen Entwurfsstandards zu unterziehen. Die zu erwartenden Messergebnisse aus Windkanal, Prüfstand- und Freifeldversuchen werden die eingesetzten Methoden hinsichtlich der neuen Technologien validieren. WRD wird sich hier auf die zwei Kerntechnologien geometrische Biegetorsionskopplung (Technologie 1) und aktive Hinterkante (Technologie 2) konzentrieren. Bei der querschnittliche Bewertung wird sich WRD beratend beteiligen und Hinweise für eine verfeinerte Bewertung der Technologien einbringen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Rotorblattfertigung, Segmenttests und Berechnungsmodelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik durchgeführt. In der Technologie 1 des Projektes SmartBlades2 sollen vier Rotorblätter mit geometrisch induzierter Biege-Torsions-Kopplung (BTK) für einen Rotordurchmesser von ca. 40m hergestellt, an einem Prüfstand qualifiziert und an einer Testturbine demonstriert werden. Der Schwerpunkt des DLR - Vorhabens liegt in der Fertigung der Rotorblätter und in der darauf folgenden Validierung der Methoden mit den entsprechenden Messdaten. In der Technologie 2 wird ein Rotorblattsegment mit einer aktiven Hinterkante unter Zentrifugalkräften an einem Schleuderprüfstand, unter Ermüdungslasten in einem Dauerfestigkeitsversuch und unter kontrollierten Bedingungen in einem Windkanal getestet. Die federführende Bearbeitung erfolgt hier vom DLR Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik (FA) und hat zum Ziel, Messdaten zu erzeugen, mit denen die Entwurfs- und Simulationsmethoden validiert werden können. In der Technologie 3 werden die drei verschiedenen Vorflügelkonzepte im Rahmen von diversen Windkanaltests untersucht und für das starre Konzept schließlich auch bis zu einem Full-Scale-Test fortgeführt. Die Schwerpunkte des DLR liegen in der aerodynamischen Ausarbeitung durch das Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik (AS) und in der strukturellen Umsetzung (DLR FA) der Konzepte. In den Querschnitthemen werden sich die als besonders signifikant herausstellenden Themen Klebnähte, Flattern und Bewertung der Technologien in einzelnen Work Packages umgesetzt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Test, Validierung und Bewertung von BTK-Blättern und Hinterkantenklappen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GE Global Research Zweigniederlassung der General Electric Deutschland Holding GmbH durchgeführt. Das vorliegende Teilvorhaben unterstützt Modellentwicklung, Validierungsplanerstellung, Testdurchführung und Testdatenauswertung für die Technologien 1 (Biege-Torsionskopplung) und 2 (Hinterkantenklappen). Hierbei wird der Antragsteller zur Unterstützung der Forschungsaktivitäten des Gesamtvorhabens praktische Erfahrungen aus dem industriellen Umfeld einbringen. Dies beinhaltet die Überprüfung der Test- und Validierungsmatrizen, praktische Unterstützung durch erfahrenes Personal während der Versuche, und Abgleich der Simulationsmodelle mit den Testergebnissen. Mit Bezug zu den Technologien sind dies speziell o für die Technologie 1 Unterstützung der Fertigung sowie der Prüfstand- und Freifeldversuche, Abgleich der Struktursimulationsmodelle, und Ermittlung von Schlussfolgerungen bezüglich Verdrillfähigkeit der BTK Blätter, deren Nachweis, sowie des tatsächlichen Lastminderungspotenzials; o für die Technologie 2 Unterstützung der Schleuderstands- und Dauerfestigkeitsversuche, Überprüfung und Anpassung der Systemsimulationsmodelle, und Ableitung von Schlussfolgerungen zur Wirksamkeit und Langlebigkeit derartiger Klappensysteme unter realistischen Betriebsbedingungen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Rotorblattstrukur, Aerolastik und Aeroakustik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, ForWind - Zentrum für Windenergieforschung, Institut für Windenergiesysteme durchgeführt. Das Vorhaben ist Teil eines Verbundforschungsprojektes und befasst sich mit der Weiterentwicklung intelligenter Rotorblatt-Technologien, die zum Ziel haben mechanische Belastungen auf eine Windenergieanlage zu reduzieren. Darunter werden im Rahmen dieses Teilprojekts Rotorblätter mit einer gezielten passiven Biege-Torsions-Kopplung (T1) und Rotorblätter mit einer integrierten aktiven flexiblen Hinterkante (T2) verstanden. Darüber hinaus werden Querschnittsthemen (T4) behandelt die für T1 und T2 wichtig sind. Das Projekt baut auf den Forschungsergebnissen des Forschungsprojektes 'SmartBlades' (2012-2016) auf. Die Zielsetzung beinhaltet insbesondere das Testen von Demonstrationsrotorblättern mit einer Länge von 20 m an einer Testanlage (T1), das Testen eines Demonstrations-Segments an einem Rotationsprüfstand (T2) sowie weitere Aspekte, wie z.B. die Modellierung und Analyse von Klebnähten, aeroelastische Stabilität und technisch-wirtschaftliche Technologiebewertung. Gemeinsam an diesen Aktivitäten sind die zentralen Elemente der Validierung und Applikation von Methoden und Tools die im Vorgängerprojekt entwickelt wurden. Die spezifischen Ziele der Technologien werden in unterschiedlichen Arbeitspaketen erarbeitet, die sich wiederum aus verschiedenen Tasks zusammensetzen. Die Arbeitspakete an denen die Leibniz Universität Hannover beteiligt ist sind Vergleiche zwischen Tests und Modellen sowie Entwicklung alternativer Konzepte in T1, Hardware-in-the-Loop-Regelung, numerische Begleitung von Labortests, Anwendung und Anpassung der bisher entwickelten Methoden, Akustik sowie Entwicklung alternativer Konzepte in T2 sowie Klebnähte, Flattern und Bewertung in T4. Dabei liegen die bearbeiteten Themen in den Bereichen Aerodynamik/-elastik/-akustik, aeroelastische Stabilität, Strukturmechanik, Finite-Elemente-Modellierung und -Simulation, Schwingungs-/Ermüdungs-/Festigkeitsanalysen, Rotorblatt-Entwurf sowie technische und wirtschaftliche Bewertung von Windenergieanlagen.
Das Projekt "Teilvorhabenbeschreibung: Tests von biegetorsionsgekoppelten Blättern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme, Standort Bremerhaven durchgeführt. Das Projekt SmartBlades2.0 ist ein Folgeprojekt des Projektes SmartBlades (Laufzeit 12'2012 bis 02'2016), in dem unterschiedliche Technologien zur Entwicklung 'intelligenter Rotorblätter' untersucht wurden. Es werden folgende allgemeine Zielsetzungen verfolgt: ' Demonstration & Erprobung der unterschiedlichen 'Smart-Blades' Technologien, wenn möglich im Freifeld oder im Windkanal. ' Validierung der entwickelten Tools und Methoden, um auf (industrieller) Anwendungsseite ein höheres Maß an 'Confidence' in die Technologien und ihre Auslegung zu erlangen und somit die Chance der wirtschaftlichen Verwertung deutlich zu erhöhen. ' Weiterentwicklung von Methoden und Teilkonzepten, die sich als besonders relevant und aussichtsreich herausgestellt haben und bei denen noch ein signifikanter Forschungsbedarf besteht. ' Bewertungsaussagen für die sinnvolle Anwendung der untersuchten Technologien ' Finalisierung und Überwachung des Strukturdesigns an Fertigungsrestriktionen (AP 1) ' Test eines BTK Blattes am Rotorblattprüfstand (AP 2) ' Erweiterung, Simulation und Adaption des Betriebsführung und Steuerung für die Versuchsanlage mit Demonstrationsblättern (AP 3) ' Instrumentierung der Versuchsanlage und der Rotorblätter (AP 4) ' Durchführung der Messung im Betrieb der Versuchsanlage und Datenauswertung (AP 5) ' Aeroelastische Simulationen: Vergleich mit Versuchsdaten zur Validierung der Modelle (AP 6) ' Validierung von Methoden zur Simulation von instationären Effekten der Pitchregelung auf die Aerodynamik (AP 7) ' Komponentenprüfungen zur Evaluierung und Validierung von Ermüdungsmodellen für Klebverbindung unter komplexer Beanspruchung (AP 8) ' Aerodynamische Effekte zwischen starrem Blatt und flexibler Hinterkante in Rotation (AP 9) ' Effekte instationärer turbulenter Anströmung bei dynamischer Vorderklappe (AP 10) ' Reglerstruktur für adaptive Steuerungen (AP 11) ' Untersuchung der Möglichkeiten des Retrofitting an existierenden Windenergieanlagen (AP 12).
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