WindLab
Labor für Turbulenz und Windenergiesysteme und Turbulenz-Windkanal
Bereit für die großen Herausforderungen der Windenergieforschung
Eines der Herzstücke der Windenergieforschung von ForWind ist der Forschungsbau „Labor für Turbulenz und Windenergiesysteme“ (WindLab) auf dem Campus der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg. Einzigartig ist der Turbulenz-Windkanal, mit dem realistische turbulente Windfelder und Windgeschwindigkeiten bis 150 Kilometer pro Stunde erzeugt werden können. Mit dem so genannten aktiven Gitter können mehr als 1.000 Klappen so angesteuert und ausgerichtet werden, dass gezielt Turbulenzen und Windböen erzeugt werden können.
Schwerpunkte der Forschung
Turbulenz-Windkanal
Im Turbulenten Windkanal wird das Zusammenspiel von atmosphärischen Strömungen mit ganzen Windparks, Windenergieanlagen und ihren Komponenten untersucht. Ziel ist es, exakte Daten und Modelle für den effizienten und nachhaltigen Betrieb von Windparks, insbesondere offshore, zu generieren. Damit die zugrunde liegenden physikalischen Phänomene über mehrere Größenordnungen und Zeitskalen hinweg betrachtet werden können, verfügt ForWind zudem über ein Hochleistungs-Rechencluster, mit dem auch Methoden des maschinellen Lernens in die Forschung eingebunden werden können. Sowohl Wettersysteme mit mehreren Hunderten Kilometern Durchmesser als auch kleinräumige Verwirbelungen, die direkt auf die Bauteile der Windenergieanlage einwirken, können auf diese Weise simuliert und modelliert werden. Industriepartner erhalten eine verlässliche Datenbasis für die Weiterentwicklung und den Betrieb ihrer Anlagen. Diese Forschung wird durch umfangreiche Lidarmessgeräte abgerundet, mit denen in hoher Auflösung und Genauigkeit die Windverhältnisse im Bereich von Metern bis Kilometern um reale Windenergieanlagen durch Laserstahlen gemessen werden können.
Aktives Gitter
Mit dem sogenannten aktiven Gitter können eine Vielzahl unterschiedlicher turbulenter Windfelder im großen Oldenburger Windkanal erzeugt werden. Auf 80 einzeln ansteuerbaren Wellen sind insgesamt knapp 1.000 rautenförmige Aluminiumflügel angebracht. So lassen sich gezielt begrenzte Bereiche der Windkanaldüse versperren und Turbulenzen erzeugen. Durch die Rahmenkonstruktion aus Aluminium lässt sich das 3 x 3 Meter große Gitter leicht im Windkanal ein- und ausbauen. Die Kombination von aktivem Gitter mit einem Windkanal dieser Größe macht den ForWind-Kanal einzigartig. Mit Hilfe des Gitters können die ForWind-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler Merkmale von komplexen atmosphärischen Windfeldern auf die Dimensionen des Windkanals herunterskalieren und so charakteristische Eigenschaften eines realen Windfeldes im Windkanal nachbilden, wie z.B. verschiedene Arten von turbulenten Strömungen, Windscherung und Böen. Ihr Ziel ist es, turbulente Strömungen und ihre Auswirkungen auf Komponenten von Windenergieanlagen besser zu verstehen. Zudem entwickeln und prüfen sie neuartige Regelungskonzepte, um Turbulenzeffekte besser kompensieren zu können.
WindLab
2017 wurde das WindLab von ForWind 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 Universitäten Oldenburg und Hannover, der Jade Hochschule, des Fraunhofer Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik (Bremerhaven) sowie des Max- Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (Göttingen).
