Das Projekt "Wind-LIDAR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Trier, Fachbereich VI Raum- und Umweltwissenschaften, Fach Umweltmeteorologie durchgeführt. Die Forschungsaktivitäten der Fächer Umweltmeteorologie und Fernerkundung sollen im Bereich der experimentellen Untersuchungen von Klimaprozessen und regenerativen Energien verstärkt werden. Diese sollen durch einer Verbesserung der Kenntnis von Austauschprozessen der Atmosphäre mit verschiedenen Oberflächen zum Verständnis des Klimasystems, für die Regionalisierung von Klimavorhersagen als auch die Optimierung der Nutzung von Wind- und Solarenergie beitragen. Das beantragte Gerät liefert hochaufgelöste Informationen sowohl über das bodennahe Windfeld als auch über den Aerosolgehalt der Luft. Damit ergeben sich Möglichkeiten für gemeinsame Projekte mit Gruppen anderer Fächer des Fachbereichs VI und weitere nationale und internationale Kooperationen. Konkrete Forschungsvorhaben sind im Rahmen eines HGF-Projektes TERENO im Nationalpark Eifel mit dem Forschungszentrum Jülich, dem Transregio SFB/TR32 Köln- Bonn-Aachen-Jülich sowie dem Karlsruhe Institute of Technology (KIT) Garmisch-Partenkirchen geplant. Letzteres besitzt ein baugleiches Gerät, wodurch bei gleichzeitigem Einsatz sogar eine direkte Messung des dreidimensionalen Windfeldes möglich ist. Ferner sind Untersuchungen des Windfeldes über Wald in stark strukturiertem Gelände beabsichtigt, um Verbesserungen bei der Ertragsprognose für Windkraftanlagen zu erzielen.
Das Projekt "Entwicklung von LIDAR-Windmessung für das Offshore-Testfeld" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Flugzeugbau (IFB), Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie durchgeführt. Das Verbundprojekt strebt die Entwicklung von laser-optischer LIDAR-Technologie (Light Detection and Ranging) als neuer Qualitätsmaßstab für zeitlich und räumlich aufgelöste Windgeschwindigkeits- und Windfeldmessungen unter anderem im Offshore-Testfeld an. Das vom Bundesumweltministerium geförderte Verbundprojekt 'Entwicklung von LIDAR-Windmessung für das Offshore-Testfeld' des Stiftungslehrstuhl Windenergie (SWE) und ForWind der Universität Stuttgart bzw. Oldenburg strebt die Entwicklung der LIDAR-Technologie als neuen Qualitätsmaßstab für zeitlich und räumlich hoch aufgelöste Windfeldmessungen an. Dabei sollen unter der Leitung des SWE LIDAR-Messverfahrens für die Leistungskurvenmessung, sowie für die Windfeldmessung in der Einströmung und im Nachlauf von Windenergieanlagen (WEA) entwickelt werden. Neben den oben genannten Universitäten sind außerdem das Deutsche Windenergie Institut (DEWI), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), die Fördergesellschaft Windenergie (DGW) und die Multibrid Entwicklungsgesellschaft (MEG) als beauftragte Projektpartner beteiligt. Die messtechnische Bestimmung der Leistungskurve (erzeugte Leistung in Abhängigkeit vom vorherrschenden Wind) ist bislang nur durch punktuelle Messungen der Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe mittels Anemometer und aufwändigem Messmasten möglich. Mittels einer weiterentwickelten LIDAR-Technologie wäre es jedoch möglich, das räumliche Windfeld - mit samt der vorkommenden Turbulenzen und Scherungen - in Bezug zu der erzeugten Leistung zu setzen. Dies ist besonders vor dem Hintergrund der immer größer und leistungsstärker werdenden Windenergieanlagen (mittlerweile bis zu 6 MW Nennleistung) von Bedeutung. Das laser-optische Messverfahren nutzt den Laufzeitunterschied des an Aerosolen reflektierenden Laserstrahls zur Bestimmung von Windgeschwindigkeit und -richtung. Der Projektpartner DLR setzt diese Technologie seit einigen Jahren bei Untersuchungen der Atmosphäre oder der Bestimmung von Wirbelschleppen von Flugzeugen ein, so ach geschehen beim Airbus A 380. Dieses Verbundprojekt stellt wichtige Vorarbeiten für das wissenschaftliche Begleitprogramm RAVE des im Jahr gebauten Offshore-Testfelds 'Alpha Ventus' dar. Ziel des vorliegenden Vorhaben sind neben umfangreichen LIDAR-Messungen an Land auch Einzelmessungen auf der FINO1-Plattform offshore, so dass im zukünftigen Testfeld effiziente LIDAR-Messverfahren zur Verfügung stehen. Die Messungen an Land finden in Bremerhaven am Prototyp der 5MW WEA M5000 des Kooperationspartners Multibrid statt, an deren Vermessung (Leistungs- und Lastmessung) der SWE seit 2004 mit eigenem Messsystem und Windmessmast (102 m) beteiligt ist. Die gesammelten Erfahrungen sollen der gesamten Windenergiebranche zugänglich gemacht werden.
Das Projekt "1.1.9, '3D-Messung des Strömungsvektors in Verdichtern und Turbinen mittels Astigmatismus-PIV'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität der Bundeswehr München, Institut für Strömungsmechanik und Aerodynamik durchgeführt. Genaueste Strömungsmessungen in Verdichtern und Turbinen sind zur Validierung von CFD-Verfahren erforderlich, die wesentlicher Bestandteil im Entwicklungsprozess sind. Das derzeit zur Messung der Strömung eingesetzte 2D-2C-PIV-Verfahren (Particle Image Velocimetry) beeinflusst durch die benötigte Sonde zur Erzeugung eines Lichtschnitts die Strömung, liefert nur Strömungskomponenten in der Lichtschnittebene und benötigt für die Vermessung eines Volumens sehr viel Zeit, was durch die Prüfstandsbelegung zu hohen Kosten führt. Eine Weiterentwicklung dieses Messverfahrens, das sogenannte Astigmatismus-PIV, liefert die dritte Komponente der Strömungsgeschwindigkeit durch Auswertung der Form der Partikelbilder und hat gleichzeitig das Potential, wesentlich schneller zu messen, ohne die Strömung zu stören. Im Detail werden folgende Ziele angestrebt: (1) Optische volumetrische 2-Komponenten-Geschwindigkeitsmessung im Gasstrom in Verdichter- und Turbinenrigs (2) Beleuchtung aus Richtung der Kamera (3) Erhebung quantitativer Geschwindigkeitsverteilungen zum Vergleich mit analytischen Ergebnissen (4) Wesentlich schneller als bestehende Messverfahren (5) Mindestens gleiche Genauigkeit wie bei den bisher eingesetzten Verfahren. Zum Erreichen dieser Ziele wird das folgende Arbeitsprogramm durchgeführt: 1. Entwicklung Hardware (Aufbau eines Demonstrator - Messsystems an der UniBw München, Bestimmung der optimalen Anordnung der Komponenten des Messsystems, Untersuchungen zu Versuchsparametern, Realisierung eines portablen Messsystems) 2. Entwicklung Software (Verbesserung der Ortsbestimmung, Verbesserung der Kalibrierung) 3. Messung am Verdichterrig. Das zu entwickelnde Messverfahren wird deutlich effizientere Messungen an Verdichtern und Turbinen erlauben und dadurch zu Kosteneinsparungen führen. Hierdurch wird ein Wettbewerbsvorteil erreicht. Auch aus wissenschaftlicher Sicht besteht der Wunsch nach diesem Messverfahren, da volumetrisch das mittlere Geschwindigkeitsfeld mit hoher Ortsauflösung und geringer Messunsicherheit erfasst werden kann.
Das Projekt "Teilvorhaben: WEA-Sensorik und Integration in WEA-Steuerung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Senvion GmbH i.L. durchgeführt. Die Größe der Rotoren von Windenergieanlagen (WEA) der Multimegawattklasse und somit auch der Bereich des einströmenden Windfelds, welches den Rotor beeinflusst, nehmen stetig zu. Windfeldcharakteristiken wie Scherung, Schräganströmung und Turbulenz haben damit einen immer größeren Einfluss, zum einen auf das Betriebsverhalten, zum anderen aber vor allem auf die Belastungen einer WEA. Um diesem Einfluss entgegenzuwirken, ist ein tiefgreifendes Verständnis des Windfeldes nötig, um anwendungsspezifisch Windfeldmodelle und Messstrategien zu entwickeln, welche diese Charakteristiken abbilden und erfassen können. Da aktuell gültige Normen für WEA noch aus Zeiten kleiner Rotoren stammen, zielt das Forschungsvorhaben 'ANWIND' darauf ab, diese Lücke zu schließen. Der direkte Verbund aus Wissenschaft und Industrie sowie der anwendungsorientierte Ansatz des Projektes tragen dabei maßgeblich zur Erreichung der Ziele bei. Für Senvion liegen die Schwerpunkte dabei in der Darstellung der Lasten an der WEA, unter anderem unter dem Aspekt der wirtschaftlichen und langzeitbeständigen Sensorik. Darüber hinaus entwickelt Senvion eine Reglerschnittstelle zur Einbindung der Lidar-Informationen in die WEA-Steuerung. Damit soll ein Test auf einer realen WEA ermöglicht werden, um die Leistungsfähigkeit des Konzeptes zu untersuchen und ggf. deren Grenzen aufzuzeigen.
Das Projekt "Miniatur-Laser-Doppler-Systeme auf der Basis von Lichtwellenleitern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Hydromechanik durchgeführt. Untersuchungen in hydrodynamischen Stroemungssystemen werden oftmals dadurch erschwert, dass kein optischer Zugang zum Messpunkt besteht. In solchen Faellen wurde in der Vergangenheit stets davon abgesehen, die Vorteile des Laser-Doppler-Anemometers anzuwenden, um detaillierte Geschwindigkeitsinformationen zu erhalten. In vielen Bereichen wird diese Information jedoch dringlichst benoetigt, und das vorliegende Forschungsvorhaben sieht vor, Miniatursonden auf der Basis von Lichtwellenleitern zu entwickeln, die in Stroemungsfeldern Einsatz finden koennen, die nicht direkt fuer optische Messverfahren zugaenglich sind. Die zu erstellenden Sonden sollen klein gehalten werden, um das zu vermessende Stroemungsfeld nur geringfuegig zu beeinflussen. Sowohl das Sendesystem als auch das Empfangssystem soll aus Lichtleitern bestehen, die zum einen die kohaerenten Laserrstrahlen zum Messpunkt zu bringen erlauben und zum anderen das gestreute Licht dem Photodetektor zufuehren. Kohaerente Lichtleiter (z.B. Monomode Fasern) sind fuer die Durchfuehrung der geplanten Entwicklungsarbeiten notwendig. Im vorliegenden Forschungs- und Entwicklungsvorhaben wird ein Verfahren zur optischen Bestimmung von Geschwindigkeiten lichtstreuender Objekte vorgeschlagen. Das Verfahren ist z.B. auf streuende Partikel anwendbar, die von stroemenden Medien mitgefuehrt werden. Bei kleinen Teilchen unterscheiden sich Stroemungs- und Teilchengeschwindigkeit nur um einen vernachlaessigbaren Betrag. Das optische Verfahren kann dann fuer die Bestimmung von Stroemungsgeschwindigkeiten eingesetzt werden.
Das Projekt "Erfassung und Bewertung des Einflusses turbulenter Feuchteflüsse auf die Turbulenz in Offshore Windparks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU) durchgeführt. Bei diesem Einzelvorhaben mit Unterauftrag an das DEWI in Wilhelmshaven sollen Geräte für eine schnelle Feuchtemessung parallel zu den Ultraschallanemometern an der FINO 1-Plattform installiert und in Betrieb genommen werden. An einigen Windturbinen im Testfeld Alpha Ventus wird die Turbulenz zudem mit Lidar-Scanner-Systemen erfasst. Aus den Wind- und Feuchtefluktuationsmessungen werden Spektren berechnet und vertikale turbulente Feuchteflüsse berechnet und ihr Einfluss auf die statische Stabilität der Luft und die damit verbundene atmosphärische Turbulenz bestimmt. Aus den Lidar-Daten wird auch die räumliche Struktur der Turbulenz analysiert. Es wird geprüft, in wie weit die Turbulenzparametrisierung in numerischen Windfeldmodellen damit verbessert werden kann. Zudem wird der Einfluss dieser Informationen auf die Abschätzung von Stärke und Länge des Nachlaufs hinter einzelnen Turbinen und hinter ganzen Windparks analysiert. Es wird erwartet, dass die Ergebnisse die Last- und Ermüdungsabschätzungen für Offshore-Windturbinen auf eine bessere Basis stellen. Numerische Windfeldmodelle können im Bereich der Turbulenzmodellierung weiter verbessert werden und Nachlaufberechnungen hinter Windturbinen und -parks werden sicherer. Damit kann die Auslegung von offshore Windparks und deren Einbindung in gesamteuropäische Stromnetze optimiert werden.
Das Projekt "Predictability of local Weather - C5: Forecast uncertainty for peak surface gusts associated with European cold-season cyclones" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Department Troposphärenforschung durchgeführt. Predictions of the track and intensity of severe cyclones have substantially improved over recent decades but accurate predictions of the location, timing, and intensity of peak surface gusts remain challenging. Such information is of utmost importance for storm damage and warnings to the population. The general approach is to break down sources of uncertainty according to the different scales involved using appropriate modeling and observational datasets and methods: - On the synoptic scale the focus will be on the track and intensity of the cyclone associated with the extreme gusts over Germany. Forecast uncertainty will be quantified statistically for the top 2% of gust events using global ensemble prediction systems and objective tracking methods. Standard gust parameterizations will be applied to these datasets. (A) - For the investigation of mesoscale processes, suitable case studies will be selected from the sample identified under (A). Physical processes of main interest in this context are 'sting jets', descending wind speed maxima in the middle troposphere in the area of bent-back warm fronts, and moist convection, for example as occurring along cold fronts, and their associated cold pools. Observational datasets to be used in this context include gust measurements from the network of the German Weather Service (DWD), space-borne scatterometer data over the North and Baltic Seas, radiosondes, and wind profilers. Forecast uncertainty will be assessed on the basis of LEPSs, taking into account uncertainty resulting from the driving synoptic scale analyzed under (A). Targeted high-resolution simulations using the COSMO model will be conducted for detailed process studies, e.g., of sting jet formation. - Factors influencing the prediction of gusts, which are not resolved by current weather prediction models, include turbulent mixing of momentum into and across the boundary layer, particularly in areas of large shear at mid-levels as for example underneath sting jets. These aspects will be addressed with observations from ground-based and aircraft-borne wind lidar operated by the Karlsruhe Institute of Technology as well as wind towers and wind profilers, which will be compared to Large Eddy simulations. Selected cases will include existing data and new observations taken as part of the project. The final outcome from this project will be an integral assessment of the relative contributions from different scales and processes to forecast uncertainty of strong wind gusts over Germany during the winter half year as well as of the quality of widely used gust parameterizations. This will enable the provision of concrete guidance to operational forecasters and model developers.
Das Projekt "Offshore Messboje - Entwicklung einer integrierten Messboje für die Messung von Umweltbedingungen an Offshore Windparks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme, Standort Bremerhaven durchgeführt. In dem Projekt 'Offshore Messboje' soll ein innovatives Messsystem zur Bestimmung von Umweltbedingungen (primär Winddaten) für Offshore-Windparks entwickelt und als Prototyp realisiert werden. Die Messboje stellt dabei eine im Vergleich zu Wind-Messmasten - als Stand der Technik für Windmessungen an Land - für die Offshore-Anwendung erheblich flexiblere und v.a. kostengünstigere Lösung dar. Kern und wesentliche Innovation des Systems ist die Verwendung von LIDAR-Messtechnik und deren Integration in eine Boje. Eingesetzt werden soll die fertige Messboje sowohl für Langzeitmessungen für Offshore-Standortbewertungen sowie zur Bewertung der eingespeisten Windleistung, aber auch für kürzere Messungen zur Überprüfung von Leistungskurven von einzelnen Windenergieanlagen oder ganzen Windparks.
Das Projekt "Potenzial der Windenergie in Stadtgebieten: Gaza-Stadt als eine Fallstudie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Albrecht Daniel Thaer-Institut für Agrar- und Gartenbauwissenschaften, Department für Agrarökonomie, Fachgebiet Quantitative Agrarökonomik durchgeführt. Das Projekt soll einen Beitrag zu einer stabileren, dezentralen Energieerzeugung in Gaza-Stadt liefern, um die starke Nachfrage nach Energie zu bedienen, die Zahl der Netzausfälle zu senken und die Konsequenzen von Blackouts abzumildern. Dafür soll anhand von Windsensoren ermittelt werden, inwieweit die Flachdächer von Gaza-Stadt als Standort für Kleinwindanlagen geeignet sind. Das wissenschaftliche Hauptziel des Forschungsprojektes ist die Analyse der Windenergienutzung in dicht besiedelten Stadtgebieten anhand einer messungsbasierten Studie. Des Weiteren sollen Handlungsempfehlungen für die Windenergienutzung in Stadtgebieten entwickelt werden, die aus den realen Messungen in verschiedenen Höhen in Gaza-Stadt abgeleitet werden. Schließlich soll der Einsatz einer kleinen Windkraftanlage in relativ hoher Höhe über einem Wohngebäude evaluiert werden.
Das Projekt "Untersuchung der Waermeuebertragung und des Druckverhaltens in den Heizzuegen gasbeheizter Kessel mit dem Ziel der Optimierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gaswärme-Institut e.V. durchgeführt. Durchfuehrung von Messungen der Temperaturverteilung und Geschwindigkeitsverteilung an verschiedenen Geometrien des fuer die Messungen erstellten Versuchsstandes zur Ermittlung der Anteile an Konvektion und Strahlung am gesamten Waermeuebergang und Aufstellen der Waermeuebergangs- und Druckverlustgesetze mit dem Ziel der Optimierung.
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| Bund | 98 |
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