Entwicklung eines aeroelastischen Codes (SiWEC)
Für die Entwicklung und Optimierung von Windenergieanlagen ist die Berechnung von Lastannahmen unerlässlich. Zur Ermittlung dieser Lasten kommen heutzutage sogenannte aeroelastische Codes als hochspezialisierte Simulationstools zum Einsatz. Ziel dieser Simulationen ist es, möglichst genaue und realitätsnahe Ergebnisse zu erhalten, nur so ist eine sichere Auslegung moderner Windenergieanlagen möglich. Um dieses Ziel zu erreichen, ist eine ständige Weiterentwicklung der Programme entsprechend der aktuellsten wissenschaftlichen Erkenntnisse notwendig. Aus diesem Grunde bildet die Simulation von Windenergieanlagen einen der Forschungsschwerpunkte des Lehrstuhl für Windenergietechnik.
In diesem Zusammenhang entwickelt der Lehrstuhl für Windenergietechnik in Zusammenarbeit mit der Windrad Engineering GmbH das hausinterne Simulationsprogramm SiWEC (Simulation of Wind Energy Converters). Hierin wird die Windenergieanlage als mechanisches Mehrkörpersystem modelliert. Wesentlich ist dabei der streng modulare Aufbau des Modells aus mechanisch gekoppelten Submodellen (Generator, Turm, Blätter, …). Das Simulationsprogramm nutzt die Blattelementtheorie nach aktuellem Stand der Technik und ein detailliertes Fundament-Boden-Interaktionsmodell für alle gängigen Onshore- und Offshore-Fundamente. Durch den Einsatz effizienter mathematischer Lösungsmethoden erlaubt SiWEC die genaue und schnelle Berechnung der für die Auslegung von Windenergieanlagen notwendigen Lasten. Eine graphische Ausgabe (siehe nebenstehende Abbildung) erlaubt zudem die Ansicht der modellierten Windenergieanlage und bietet damit eine zusätzliche Qualitätskontrolle z.B. während der Berechnung spezieller Lastfälle.
Zur weiteren Verbesserung und Validierung nahm der Lehrstuhl für Windenergietechnik mit dem Programm SiWEC neben 28 weiteren Partnern an Phase III des OC5-Projektes teil. In diesem Projekt wurden diverse Simulationsprogramme anhand der Messdaten von einer Windenergieanlage aus dem Windpark alpha ventus validiert.