Competence Center für
Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E) Competence Center für Erneuerbare Energien und EnergieEffizienz (CC4E)

Durch den rasanten Ausbau der Windenergie in Deutschland – sowohl onshore als auch offshore – müssen Windenergieanlagen einen immer größeren Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten. Ein wichtiger Aspekt ist hierbei die Bereitstellung von Regelleistung. Diese wird benötigt, um kurzfristige Ungleichgewichte zwischen Erzeugung und Verbrauch auszugleichen. In der Vergangenheit wurde dieses Ungleichgewicht durch fossile Energieträger aufgefangen, da weder Regularien noch technische Voraussetzungen eine Systemsicherheit durch Windenergie ermöglicht haben. Wie künftig eine kurzzeitige Bereitstellung von Regelleistungen ermöglicht werden kann, ist eine der Forschungsfragen, mit denen sich das CC4E befasst.

Ein Großteil der Forschung untersucht auch die Ertrags- und Lebensdaueroptimierung von Windparks. Die Besonderheit stellt hier die Forschung an realen Anlagen im eigenen Forschungswindpark Curslack dar, der direkt an das Technologiezentrum Energie-Campus angebunden ist. Die hier gewonnenen Erkenntnisse können auf neue Windparkprojekte übertagen werden. Besonders wichtig ist beispielsweise die Untersuchung von Nachlaufturbulenzen und welchen Effekt diese auf die gegenseitige Beeinflussung von Windenergieanlagen haben. Durch intelligentes Sektormanagement können Belastungen auf nachfolgende Anlagen reduziert und Windparklayouts optimiert werden. Im Rahmen der Forschung rund um das Thema Anlageneffizienz steht die Erhöhung der Anlagenzuverlässigkeit bei gleichzeitiger Reduzierung des Materialeinsatzes im Fokus. Schadenszustände sollen möglichst genau prognostiziert und schließlich Ausfälle reduziert werden. Hierbei unterstützt ein im Forschungswindpark installiertes Condition Monitoring System.

Ein innovativer Forschungsansatz ist die Entwicklung von Konzeptdesigns für Multirotor- und Zweiblattwindenergieanlagen. Hintergrund ist es zum einen, Windenergieanlagen durch ihr Design bestmöglich der Umgebung und einflussgebenden Kräften anzupassen, und zum anderen, wartungsfreundliche Designs zu entwickeln, um Service- und Reparaturkosten zu reduzieren. In Verbindung mit den Zweiblattanlagen werden auch schwimmende Plattformen untersucht, die einen Einsatz in den Windparks der nächsten Generation für Tiefwasserstandorte ermöglichen.

Ein weiterer Forschungsaspekt ist die akustische Optimierung der Getriebe- und Generatorgehäuse von Windenergieanlagen. Ziel ist nicht nur die Geräuschreduzierung als solche, sondern auch die Nutzung der Akustik zur Fehlerfrüherkennung. Hierfür arbeitet das Forschungsteam des CC4E mit einer für Dauermessungen optimierten wetterfesten akustischen Kamera auf Basis von MEMS-Mikrofonen (Micro-Elektronisch-Mechanische-Systeme). Mit anderem Schwerpunkt besteht hier eine inhaltliche Verbindung zu der virtuellen Auralisation des Forschungswindparks. Fokus liegt auf der audiovisuellen (Klang-)Landschaft, die die Geräuschkulisse im Windpark und in dessen Umgebung in einem virtuellen Raum wiedergibt. Zusätzlich soll ein sogenannter Noise- Watch-Dog Schallimmissionen der Windenergieanlagen in Echtzeit messen und die Ergebnisse automatisch mit der Regelung des Windparks verbinden, um so den schallreduzierten Betrieb zu optimieren. Das CC4E schafft hier eine wichtige Schnittstelle zur Wissenschafts- und Bürgerkommunikation.