Siemens vermeidet mit Simulationssoftware Turbulenzen in Windparks

Siemens hat eine Software vorgestellt, die die Energieausbeute eines Windparks verbessert und seine Betriebsdauer verlängert. Der Ansatzpunkt: Wenn sich die großen Rotoren im Wind drehen, erzeugen sie Turbulenzen und stören so die Windräder in den hinteren Reihen. Das Programm simuliert das Verhalten des ganzen Windparks und stimmt die Leistung der einzelnen Turbinen aufeinander ab.

Offshore-Windräder sind Riesen: Um 115 Meter ragen etwa die 48 Siemens-Anlagen im dänischen Lillgrund aus dem Wasser. Im Wind bilden sich hinter den Rotoren mit 93 Meter Durchmesser kilometerlange Turbulenzschleppen. Die nachfolgenden Turbinen laufen nicht mehr rund, ihre Stromerzeugung schwankt. Außerdem erzeugen die Luftwirbel Vibrationen in den Turbinen, so dass sie schneller altern. Ein Windrad ist für 20 Jahre Betrieb ausgelegt. Läuft es länger, liefert der Windpark ohne zusätzliche Investitionen mehr Energie.

Das Computermodell der Siemens-Forscher simuliert den gesamten Windpark. Aus Messungen der Wind- und Rotorgeschwindigkeit, der Temperatur und der Turbinenleistung berechnet es die Luftströmungen und das Verhalten aller Turbinen sowie die Parameter für einen möglichst turbulenzarmen Betrieb der Windräder. Deren Leistung wird über die Generatoren und den Anstellwinkel der Rotorblätter angepasst.

Dazu sind alle Turbinen über Glasfaserleitungen mit einer zentralen Steuerung verbunden. Obwohl das System die Leistung einzelner Windräder reduziert, erhöht sich der Ertrag des Parks insgesamt – und die hinteren Turbinen werden weniger stark belastet. Die Betreiber können mit dem Programm den Energieertrag oder die Betriebsdauer optimieren oder beide Parameter ausbalancieren. Siemens testet die Software seit zwei Jahren in Lillgrund. Im Herbst wird das Modell anhand der gesammelten Messdaten optimiert. Danach ist eine Pilotphase geplant.