Um Windenergieanlagen (WEA) effizienter, zuverlässiger und wirtschaftlicher zu gestalten, sind derzeit Optimierungskonzepte Gegenstand der Forschung und Entwicklung, die die Steigerung des Wirkungsgrades von WEA und die Minimierung struktureller Belastungen fokussieren. Innerhalb dieses Vorhabens beschäftigt sich Altran mit dem Design und der Integration aktiver Elemente in das Rotorblatt, die in der Lage sind, die Strömung zu beeinflussen und somit auf die Aerodynamik der Rotoren einzuwirken. Altran wird in WP1 das Design der aktiven Beeinflussung der Strömung um das Rotorblatt von WEA auf Basis neuartiger Struktur-integrierter fluidischer Aktoren die eine Adaption der Aerodynamik erlauben, optimieren und auf Rotorblattgröße hochskalieren. Zusätzlich wird in WP2 ein Konzept zur Integration dieser Technologie in bestehende und zukünftige Produktionsprozesse entwickelt. So wird gewährleistet, dass die hier entwickelte Technologie ihren Weg in die Produktion findet. Zur Sicherstellung des Mehrwertes wird Altran zusätzlich eine Mehrwertanalyse durchführen. Diese zeigt einerseits auf, welchen wirtschaftlichen und ökologischen Vorteil diese Technologie bietet. Andererseits bietet sie die Möglichkeit Risiken frühzeitig zu erkennen und zu mitigieren. Insgesamt werden dadurch nicht nur ökonomische und ökologische Verbesserungen bei der Herstellung und im Betrieb von WEA geschaffen, sondern zusätzlich neue Rotor Geometrien ermöglicht. Somit ist Altran bei allen wichtigen Aufgaben vertreten - vom Design der AFC, über die Integration bis hin zur parallel laufenden Mehrwertanalyse und einhergehender möglicher Feinjustierung des Vorhabens.
Das übergeordnete Ziel des Verbundvorhabens TOpWind ist die Entwicklung von neuen Ansätzen, wie die Integration aktiver Elemente, die in der Lage sind, die Strömung zu beeinflussen und somit auf die Aerodynamik der Rotoren einzuwirken. In diesem Rahmen beabsichtigt das vorliegende Verbundvorhaben die Entwicklung von Konzepten für die aktive Beeinflussung der Strömung um das Rotorblatt von WEA auf Basis neuartiger struktur-integrierter fluidischer Aktoren, die eine Adaption der Aerodynamik erlauben. Um derartige Aktoren zu entwickeln und deren Anwendung auf Rotoren von Windkraftanlagen zu validieren, beteiligt sich Fraunhofer mit vier Instituten am Verbundprojekt TOpWind. Dabei deckt Fraunhofer von der numerischen Untersuchung über die Entwicklung von Aktorik und Systemen bis hin zum Test alle Forschungsbereiche ab. Darüber hinaus leitet und koordiniert Fraunhofer das Gesamtvorhaben TOpWind. Fraunhofer ENAS hat sich als Institut im Bereich der smarten Systemintegration in Projekten wie beispielsweise CleanSky und AFloNext eine solide Expertise im Bereich der Aktorik für aktive Strömungsbeeinflussung aufgebaut. In TOpWind entwickelt das Fraunhofer ENAS Strömungskontrollaktoren für Windtunnel- und Robustheitstests. Fraunhofer LBF verfügt über Erfahrung im Bereich der Steuer- & Regelungskonzepte und -algorithmen und entwickelt im Projekt entsprechende Konzepte für die Ansteuerung der Strömungskontrollaktoren Fraunhofer IWU ist Motor für Neuerungen im Umfeld der produktionstechnischen Forschung und Entwicklung. Unter Nutzung einer innovativen Sticktechnologie zur Funktionalisierung von Faserverbundstrukturen bringt das IWU seine Expertise ins Projekt ein. Das Fraunhofer IWES sichert Investitionen in technologische Weiterentwicklungen im Bereich der Windenergie durch Validierung ab. Im Teilvorhaben TOpWind-Fraunhofer führt das Fraunhofer IWES vergleichende CFD-Analysen durch zur Kalibrierung und Validierung des Gesamtanlagenmodells mit und ohne Strömungskontrollaktorik.
Um Windenergieanlagen (WEA) effizienter, zuverlässiger und wirtschaftlicher zu gestalten, sind derzeit Optimierungskonzepte Gegenstand der Forschung und Entwicklung, die die Steigerung des Wirkungsgrades von WEA und die Minimierung struktureller Belastungen fokussieren. . Dies beinhaltet auch die Entwicklung neuer Ansätze, wie beispielsweise die Integration aktiver Elemente, die in der Lage sind, die Strömung zu beeinflussen und somit auf die Aerodynamik der Rotoren einzuwirken. In diesem Rahmen beabsichtigt das vorliegende Verbundvorhaben die aktive Beeinflussung der Strömung um das Rotorblatt von WEA auf Basis neuartiger Struktur-integrierter fluidischer Aktoren, die eine Adaption der Aerodynamik erlauben. Dadurch werden nicht nur ökonomische und ökologische Verbesserungen bei der Herstellung und im Betrieb von WEA geschaffen, sondern auch neue Rotor-Geometrien ermöglicht. Im vorliegenden Teilvorhaben soll an geeigneten Integrationskonzepten für die zum Betrieb der für die aktive Strömungskontrolle eingesetzten Aktoren erforderlichen elektronischen Systeme (Energieversorgung, Sensorik, Regelung, Kommunikation, Leistungsstufe...) geforscht werden. Neben den Anforderungen an die Integration in das in ein Faserverbundsystem eingebundenes Aktorikmodul, werden insbesondere auch die durch die rauen Einsatzbedingungen entstehenden Anforderungen an die Robustheit eines solchen Systems besonders adressiert werden.