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In Parks betriebene Windenergieanlagen (WEA) beeinflussen sich gegenseitig hinsichtlich des Energieertrags und der mechanischen Beanspruchung. Während die üblichen Windparkrechenmodelle den Parkwirkungsgrad hinreichend genau ermitteln, existieren keine bekannten und validierten Verfahren, mit denen der Nachlauf von Rotoren und die daraus resultierenden Beanspruchungen der nachfolgenden WEA simuliert werden können. Die einschlägigen Normen und Richtlinien geben anzunehmende Lastfälle nur für den Einzelbetrieb an; für den Windparkbetrieb werden bisher keine Vorgaben gemacht. Das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) unterstützt das hier vorgestellte Projekt zur Untersuchung des Einflusses der Windparkaufstellung auf die Standsicherheit von WEA, dessen Ziel es ist, einen Vorschlag in den Richtlinien zu schaffen, ab welchem Abstand die Parkaufstellung mit erhöhter Grundturbulenz abgedeckt ist. Dafür werden sowohl vorhandene Messungen von Windgeschwindigkeiten vor und hinter WEA, Beanspruchungen von Komponenten im frei angeströmten und im Leebetrieb, als auch Rechenverfahren angewandt und hinsichtlich der resultierenden Lasten untersucht. Insbesondere der Unterschied zwischen der sogenannten Vollabschattung und der Teilabschattung werden beleuchtet.
List of contents
Liste der Formelzeichen und Abkürzungen 2
Kurzfassung 3
Summary 3
1 Einleitung 4
2 Ziele und Aufbau des Forschungsprojekts 6
2.1 Ziele 6
2.2 Zeitplan 7
2.3 Projektbegleitgruppe 7
2.4 Projekttreffen 7
2.5 Veröffentlichungen im Rahmen des Projekts 8
3 Auswertungen vorhandener Messungen 9
3.1 Leistungskennlinienvermessungen 9
3.2 Windmessungen im Nachlauf einer MW-WEA 18
3.3 Beanspruchungsmessungen 30
3.3.1 Vorgehensweise 30
3.3.2 Datenprüfung und -analyse 39
3.3.3 Analyse der Zeitverläufe und der Anlagendynamik 48
3.3.4 Äquivalente Lasten der einzelnen Datensätze 49
3.3.5 Betriebsfestigkeitsanalyse 64
3.3.6 Untersuchungen an weiteren WEA 67
3.3.7 Zusammenfassung der Auswertungen der Beanspruchungsmessungen 70
4 Berechnung des Nachlaufs mit CFD Programm 71
4.1 Beschreibung des Verfahrens und des Programms 71
4.1.1 Beschreibung der verwendeten Software 71
4.1.2 Allgemeines zur Turbulenzmodellierung 72
4.2 Allgemeines zur Turbulenz im Nachlauf einer WEA 74
4.2.1 Modellbeschreibung 76
4.3 Rechenergebnisse und Vergleich mit gemessenen Daten 77
4.3.1 Windgeschwindigkeitsverteilung im Nachlauf 77
4.3.2 Turbulenzintensität 80
4.4 Diskussion des CFD - Rechenverfahrens und der Ergebnisse 83
5 Zusammenfassung, Bewertung der Ergebnisse und Ausblick 84
5.1 Verwendung von Windmessungen 84
5.2 Verwendung von Beanspruchungsmessungen 85
5.3 CFD-Simulationen 85
5.4 Ausblick 86
6 Literatur 88
