Innovative Windenergie-Technologien in der Lausitz – Strömungsmechanische Optimierung von NFK-Rotoren

Allgemeine Informationen

Projektnummer	62135212
Projekttitel laut Förderbescheid	Innovative Windenergie-Technologien in der Lausitz – Strömungsmechanische Optimierung von NFK-Rotoren
Akronym	LausitzWind-HSZG
Projektlaufzeit	01.02.2023 - 31.12.2025
Forschungsschwerpunkt	Energie und Umwelt
Projektkategorie	Forschung
Zuordnung
Kompetenzfeld	Energie und Umwelt
Grundeinheit	Fakultät Maschinenwesen
Projektwebseite	https://life-and-technology.eu/projekte/lausitzwind/

Inhaltliche Projektbeschreibung

Mit der Nutzung von Windenergie lassen sich die natürlichen Schwankungen im Übertragungsnetz bei der solaren Stromproduktion im Tages- wie auch im Jahresverlauf kompensieren. In ländlichen Gebieten und im Offshore-Bereich sind klassische Windturbinen mit horizontaler Drehachse etabliert und stellen die optimale Lösung zur Energiegewinnung dar. Für den Einsatz in urbanen Gebieten sind hingegen Windturbinen mit vertikaler Drehachse prädestiniert. Die Nachteile dieser Bauart sind niedrigere Leistungsbeiwerte, das ungleichförmige Drehmoment und die mangelnde Fähigkeit zum Selbstanlauf. In dem Projekt sollen hierfür zwei verschiedene Lösungsansätze verfolgt werden – zum einen der Einsatz gewellter Vorderkanten an den Rotorblättern und zum anderen eine aktive Beeinflussung des Anstellwinkels über ein mechatronisches System.

Ein generelles Problem aller Windenergieanlagen ist deren nachhaltige Produktion und die Wiederverwertung der Materialien nach Ablauf der Lebensdauer. Naturfaserverstärkte Kunststoffe stellen hierbei eine umweltgerechte Alternative zum Einsatz konventioneller Verbundwerkstoffe aus Carbon- oder Glasfasern dar. Ein Ansatz des Projektes stellt daher die Fertigung der Rotorblätter aus Naturfaser-Verbundwerkstoffen und die Verbesserung von deren Funktionseigenschaften dar.

Das Ziel des Verbundprojektes LausitzWind ist die Entwicklung einer nachhaltig herstellbaren Windturbine mit hoher Leistung und niedrigen akustischen Emissionen zum Einsatz in urbanen Gebieten. Der Funktionsnachweis erfolgt durch die Errichtung eines Demonstrators im Realmaßstab.

Das Teilprojekt LausitzWind-HSZG fokussiert dabei auf die strömungsmechanischen Aspekte der Windturbine, während im Teilprojekt LausitzWind-Härtwig insbesondere die festkörpermechanischen Problemstellungen untersucht werden. 

Das Projekt ordnet sich fachlich in die Innovationsbereiche „Additive Fertigung“ und „Vernetzte Energiespeichersysteme“ des Bündnisses „Life and Technology“ ein.

 

Ergebnisse

Die erwarteten Ergebnisse folgen dem Arbeitsplan. Eine Marktanalyse definiert Absatzmärkte und Nutzungsszenarien. Darauf aufbauend werden ein effizientes Rotor- und Pitch-System entwickelt und durch Modellversuche validiert. Windkanaltests liefern Daten zu Leistung, Betriebsverhalten und Akustik. Diese fließen in die Konstruktion eines Demonstrators im Realmaßstab mit innovativen Fertigungstechniken ein. Parallel optimieren Strömungsfeldsimulationen die Tragflügel zur Lärmreduktion. Tests zu Fertigungsverfahren und Tragflügelvarianten sichern mechanische Stabilität und aerodynamische Effizienz. Feldtests unter realen Bedingungen liefern Daten zur Anlageneffizienz. Abschließend wird das Betriebsverhalten optimiert, um Skalierung und Effizienzsteigerung im Verbundbetrieb zu ermöglichen.

Weitere Daten

• Ansprechpartner

  • Herr Prof. Karel Frana (Projektleitung)
  • Herr Martin Sünder
  • Herr Franz Thiele

• Fördermittelgeber

  • 03WIR2714A - BMBF/PTJ
  
  
  • 

• Finanzierung

  • 369.409,00 €