Forschungsorte
Labore, Infrastruktur, Freifeld
Testen, prüfen, validieren – ForWind hat in den vergangenen 20 Jahren eine einzigartige eigene Forschungsinsfrastruktur aufgebaut. Nimmt man die Partner aus dem Forschungsverbund Windenergie hinzu, können die Forscher*innen von ForWind nahezu alle Vorgänge und Phänomene entlang der Windenergie-Wertschöpfungskette untersuchen und modellieren.
WindLab und turbulenter Windkanal, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
ForWind hat 2017 das WindLab auf dem Campus Oldenburg eingeweiht. Herzstück des Neubaus mit 2.300 Quadratmetern Nutzfläche ist ein turbulenter Windkanal, mit dessen Hilfe das Zusammenspiel von atmosphärischen Strömungen mit Windparks, Windenergieanlagen und ihren Komponenten untersucht werden kann. So werden exakte Daten über das Betriebsverhalten von Windenergieanlagen und großen Offshore-Windparks ermittelt.
Den Windkanal nutzen Physiker, Meteorologen, Ozeanographen und Ingenieurswissenschaftler der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg und Leibniz Universität Hannover, der Jade Hochschule, des Fraunhofer Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik (Bremerhaven) sowie des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (Göttingen).
Großer Wellenströmungskanal (GWK+), Leibniz Universität Hannover
Der GWK+ ist seit 2023 die Weiterentwicklung des Großen Wellenströmungskanals am Forschungszentrum Küste. Das Forschungszentrum Küste ist eine Einrichtung der Leibniz Universität Hannover und der Technischen Universität Braunschweig.
Mit einer neuen leistungsfähigeren Wellenmaschine können größere Wellen und Belastungen erzeugt werden, was noch realitätsnähere Erprobung und Weiterentwicklung von Strukturen unter Extrembedingungen ermöglichen wird. Die Wellen werden durch eine 7 m hohe Piston-Typ Wellenklappe mit trockener Rückseite erzeugt, deren maximaler Hub 7.5 m beträgt. Somit kann eine maximal generierbare Wellenhöhen von ca. 3 m erreicht werden. Gleichzeitig ist die Anlage für eine aktive Absorption von reflektierten Wellen ausgelegt.
Mit einer Anlage zur Strömungserzeugung können z.B. Tideströmungen erzeugt werden, um deren Belastung auf Sedimentstabilität und Bauwerke zu untersuchen sowie nichtlineare Wellen-Strömungs-Interaktionen zu berücksichtigen und zu analysieren. Die Strömungseinrichtung besteht aus 2 Ein- bzw. Auslassbauwerken im Abstand von 152 m. Die Strömung wird durch eine Öffnung an der Sohle in den Kanal geleitet. Mit einzeln ansteuerbaren Lamellen in den Öffnungen kann das Strömungsprofil optimiert werden.
Forschungswindpark Krummendeich, Forschungsverbund Windenergie
Der Forschungspark Windenergie (WiValdi) ermöglicht die Forschung im Originalmaßstab, um Technologien zur Steigerung der Akzeptanz, Effizienz und Wirtschaftlichkeit von Windenergieanlagen zu entwickeln. Entsprechend bauen diverse Institute und Einrichtungen des DLR und die Partner aus dem Forschungsverbund Windenergie (das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme – Fraunhofer IWES und ForWind – Zentrum für Windenergieforschung der Universitäten Oldenburg, Hannover und Bremen) den Forschungspark auf. Nachfolgend wird er später von der breiten Forschungscommunity genutzt.
Forschungswindenergieanlage, Universität Bremen
Im Industriepark Bremen betreiben das ForWind Institut BIMAQ (Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft) und die Deutsche WindGuard GmbH aus Varel die 180 Meter hohe Forschungswindenergieanlage „UNI Bremen“. Auf der 3,4-Megawatt-Anlage werden systematische Untersuchungen zur Entwicklung und Erprobung praxistauglicher Lösungen in der Anlagentechnik durchgeführt. Sie soll Messdaten für Verbesserungen bei Konstruktion, Werkstoffwahl, Fertigung und Steuerung von WEA liefern.
HPC Cluster, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
Numerische Simulationen bilden neben Freifeld-Messungen und Laborexperimenten eine wichtige Säule bei aktuellen Forschungsfragen. Somit erreicht die Forschung ein umfassendes Verständnis der turbulenten Windverhältnisse und ihrer Interaktion mit Windenergiesystemen. Die Hochleistungsrechner der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg sollen unterschiedliche Modellierungs- und Simulationsmethoden gewinnbringend miteinander verknüpfen. Entsprechend werden so physikalische Eigenschaften der Windströmung noch präziser abbilden zu können – sowohl im Hinblick auf einzelne Windenergieanlagen als auch ganze Windparks.
Testzentrum für Tragstrukturen, Leibniz Universität Hannover
Um das Ermüdungs- und Tragverhalten von Gründungen und Tragstrukturen für Windenergieanlagen zu erforschen, sind experimentelle Untersuchungen im großen Maßstab notwendig. Anhand der Ergebnisse werden Simulationsergebnisse validiert. Das Testzentrum für Tragstrukturen ist in zahlreiche Forschungsvorhaben eingebunden und führt hier umfangreiche Testkampagnen an großen Strukturkomponenten von On- und Offshore-Windenergieanlagen durch.
GeCoLab – Generator-Umrichter-Prüfstand, Leibniz Universität Hannover
Mit dem Generator-Umrichter-Prüfstand (GeCoLab) können sowohl konventionelle als auch innovative Umrichter- und Generatorkonzepte einschließlich der umrichternahen Regelung und Methoden zum Filterdesign im MW-Bereich erforscht werden. Der realisierte Universalprüfstand ermöglicht die Untersuchung stationärer und dynamischer Eigenschaften elektrischer Maschinen und Umrichter inklusive der Umrichter-Maschine-Wechselwirkungen. Dies beinhaltet Untersuchungen zur Dynamik und Systemstabilität, zur stationären und transienten thermischen Belastung, zu verschiedenen Methoden der Netzeinspeisung und Regelung sowie zum Verhalten bei Netzfehlern wie z.B. Spannungseinbrüchen, Phasenkurzschlüssen oder Erdschlüssen. Mit dem Prüfstand wird weiterhin die Erforschung von Wechselwirkungen zwischen Umrichter und Generator und deren Einfluss auf andere Anlagenkomponenten wie Lager und Getriebe ermöglicht.
HiPE-LAB, Universität Bremen
Bei Windenergieanlagen muss die Leistungselektronik sowohl die elektrischen Belastungen als auch mögliche raue Umgebungsbedingungen ertragen. Deshalb ist die Kombination aus Umweltbeanspruchungen und elektrischen Betriebsbelastungen, der die Leistungselektronik ausgesetzt ist, ist entscheidend für die Lebensdauer der Anlagen. Die Vorhersage der Wirkung dieser multimodalen Belastungen bereits während der Entwicklungsphase ist daher von großer Bedeutung für die Vermeidung von Feldausfällen und damit für den langfristigen Produkterfolg. Das Labor für Hochleistungselektronik HiPE-LAB des IALB der Universität Bremen bietet die einzigartige Möglichkeit, ganze Frequenzumrichter mit Leistungen bis 10 MVA elektrischen und klimatischen Belastungen in nahezu beliebiger Kombination auszusetzen und Tests zur Vorhersage wichtiger Fragestellungen hinsichtlich der Lebensdauer durchzuführen. Im Bereich Windenergie arbeiten wir – als Mitglied von ForWind – eng mit dem Fraunhofer IWES zusammen.
MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
Die Arbeitsgruppe Marine Ingenieurgeologie am Zentrum für Marine Umweltwissenschaften (MARUM) der Universität Bremen ist Mitglied bei ForWind. Daher werden in der Grundlagenforschung mit Hilfe ingenieurgeologischer, geotechnischer, sedimentologischer und geophysikalischer Methoden unterschiedlichste Aufgabenfelder der Sedimentmechanik und Schelfgeologie beschrieben und quantifiziert. Beispiele sind die Bestimmung relativer Stratigraphien mit Hilfe des Kompaktionsgrades, die Beurteilung von Hangstabilitäten, und die Messung von hydraulischen Durchlässigkeiten von Küsten und Schelfsedimenten. Dementsprechend steht im Bereich Transfer die wissenschaftliche Begleitung von industriellen, geotechnischen Pilotprojekten und Großprojekten im Vorfeld und Verlauf von Konstruktionsmaßnahmen im Vordergrund. Somit sind hierbei Schwerpunkte die Erneuerbaren Energien und Ihre Offshore und Onshore Umsetzung (z.B. die geotechnische Begleitung von Offshore Windpark Vorhaben).
