Technotransfer

Effizienter Windturbinen bauen

 

 

TeesideUnited-Kingdom, 2007, Foto (c) EDF EN

City Wissenschaftler entwickeln rationalisiertes Verfahren, um Wirbelgeneratoren (VG) an Windturbinen zu verbessern. Die Forschungsarbeiten von Dr. Marinos Manolesos [2], Dozent für Luft- und Raumfahrttechnik an der City, University of London [3], zielen darauf ab, ein optimiertes Verfahren für die Entwicklung verbesserter Wirbelgeneratoren (VG) an Windturbinen und die Optimierung ihrer Positionierung auf den Blättern zu entwickeln. 

Das Forschungsprojekt wird vom Offshore Renewable Energy [4] (ORE) Catapult in Zusammenarbeit mit der Swansea [5] University, dem Beratungsunternehmen für grüne Energie Natural Power [6] und dem Entwickler von Windkraftanlagenkomponenten, Anakata [7], finanziert.

VG sind aerodynamische Vorrichtungen, die an Auftriebsflächen angebracht werden können, um Wirbel zu erzeugen und die Strömungsablösung zu verzögern. Dadurch wird die aerodynamische Leistung der Windturbinenblätter verbessert, was zu einem größeren Drehmoment des Rotors und einer höheren Leistung der Turbine führt. 

Strömungstrennung

Dr. Manolesos und sein Team hoffen, die Effizienz von Windturbinenrotoren zu verbessern, deren Effizienz abnimmt, wenn sich die Strömung um die Blätter herum aufteilt. Dies geschieht in der Regel im Fußbereich, wo das Blattprofil nicht aerodynamisch optimiert ist, da es sich verdicken muss, um mit der kreisförmigen Form des Fußes zu verschmelzen. Auch in der Nähe der Schaufelspitzen kann es zu einer Strömungsablösung kommen, die auf die Erosion der Vorderkante zurückzuführen ist. Dies hat erhebliche negative Auswirkungen auf die jährliche Energieproduktion (AEP) von Windturbinen, was zu einem geringeren Energieertrag führt. 

VGs sollen die AEP von Windturbinen um mindestens 3 Prozent verbessern, mit verbesserten VG-Designs und optimierter Standortwahl. Auf alle Windkraftanlagen im Vereinigten Königreich angewendet, würde dies den Strombedarf von zusätzlichen 800.000 Haushalten auf der Grundlage der Erzeugungszahlen für 2020 darstellen. Dieses Projekt wird dazu beitragen, die AEP-Bereitstellung voranzutreiben und genaue Messungen für die erzielten Verbesserungen bereitzustellen. Die Technologie kann sowohl bei neuen Anlagen als auch bei der Nachrüstung bestehender Windturbinen eingesetzt werden, um deren Ertrag zu verbessern. Das bedeutet, dass sie ein äußerst kosteneffizientes Mittel sein könnte, um die Erträge von Windparks zu steigern und mehr Strom aus erneuerbaren Energien zu erzeugen. 

Im Rahmen des Marine Energy Engineering Centre of Excellence (MEECE [8]) des ORE Catapult können die Projektpartner das Potenzial der VG demonstrieren, indem sie sie auf der 7-MW-Levenmouth-Demonstrationsturbine (LDT) des Catapult installieren, der weltweit fortschrittlichsten frei zugänglichen Forschungsturbine. Während dieser Demonstration werden die Auswirkungen der VGs auf die Leistung mit Hilfe der vorhandenen Sensoren der Turbine gemessen. Diese Messungen werden mit denen verglichen, die an der Turbine vor der Installation der VGs vorgenommen wurden, sowie mit den Vorhersagen eines numerischen Modells. 

Neben den Tests und der Validierung wird ORE Catapult eine Strömungsvisualisierungskampagne am LDT durchführen, um das Strömungsverhalten um die Turbinenschaufeln herum zu messen und festzustellen, wo Strömungsablösungen auftreten. 

Die ersten Tests werden im Windkanal der Swansea University durchgeführt, wo ein physikalisches Modell eines Abschnitts der LDT installiert wird, um detaillierte Strömungsmessungen durchzuführen. Die Swansea University wird mithilfe von 3D-Computational Fluid Dynamics (CFD) ein numerisches Modell der LDT erstellen, das anhand der Strömungsvisualisierung und der Windkanal-Testdaten validiert wird. Das numerische Modell wird dann verwendet, um VGs für die LDT zu entwerfen, um die Strömungsablösung zu reduzieren und die AEP zu erhöhen.

[1] https://www.city.ac.uk/news-and-events/news/2022/04/creating-more-efficient-wind-turbines
[2] https://www.city.ac.uk/about/people/academics/marinos-manolesos
[3] https://www.city.ac.uk/
[4] https://ore.catapult.org.uk/
[5] https://www.swansea.ac.uk/
[6] https://www.naturalpower.com/uk
[7] https://anakatawindpower.com/
[8] https://www.meece.org.uk/resources/demonstration-of-enhanced-vortex-generators/?utm_campaign=MEECE&utm_content=205153072&utm_medium=social&utm_source=linkedin&hss_channel=lcp-3318975

Meldung: Ida Junker, Agentur PPOOL, Paris

 

 

 

 

Kulturexpress ISSN 1862-1996

 vom 21. Mai 2022