Schwimmende Windkraftanlage mit intelligenter Steuerung

Windkraftanlagen gehören im europäischen Energie-Mix zu den wichtigsten Quellen für erneuerbare Energien, und insbesondere schwimmende Windparks weit draußen auf dem Meer rücken in den Fokus, um ein weiteres Wachstum der Branche gewährleisten zu können. Weil die Technologie, mit der sich die riesigen Windressourcen in tieferen Gewässern ernten lassen, aber noch nicht ausgereift ist, wird das Horizon 2020-Projekt „Floatech“ jetzt von der EU mit 4 Mio. EUR über drei Jahre gefördert.

Ein wesentliches Ziel besteht darin, mit der gebündelten Kompetenz von neun europäischen Forschungs- und Industriepartnern die umweltschonende Technologie dieser Anlagen zur Reife zu bringen sowie die Kosteneffizienz zu steigern. Koordiniert wird das Projekt vom Fachgebiet für Experimentelle Strömungsmechanik der TU Berlin. „Die Nutzung der Windenergie ist von entscheidender Bedeutung für viele der nächsten umwelt- und energiepolitischen Ziele. Europa ist in dieser Technologie führend und hat seinen Windenergiesektor zu einem wichtigen Wirtschaftszweig mit Hunderttausenden von Arbeitsplätzen entwickelt“, erklärt Projektleiter Dr.-Ing. Christian Navid Nayeri von der TU Berlin.

Um das Design der Anlagen optimieren zu können und damit die Wirtschaftlichkeit der Turbinen zu erhöhen, wird zunächst das industrietaugliche Auslegungswerkzeug Qblade-Ocean entwickelt und experimentell validiert. Es simuliert die komplexen Wechselwirkungen zwischen Aerodynamik, Hydrodynamik, Mechanik und Regelung von schwimmenden Offshore-Windturbinen mit bisher einmaliger Effizienz und Genauigkeit.

Ein zweites Ziel ist die Entwicklung innovativer Regelungsmethoden, um Wellen und Plattformbewegungen optimal auszunutzen („Active Wave-based Feed-Forward Control“ und „Active Wake Mixing“). Das soll zu einer Verringerung des Nachlaufeffekts führen, dem turbulenten Windschweif im Windschatten der Flügel, und damit zu einer Nettosteigerung der jährlichen Energieproduktion von schwimmenden Windparks.

Profitieren werden auch Umwelt und Biodiversität von der angestrebten Designoptimierung. Es wird weniger Material- und Platz verbraucht und es entsteht kein Lärm, da keine Pfähle im Meeresboden verankert werden müssen, der Lebensraum von Wildtieren wird geschützt. „Ich erwarte, dass Floatech durch die Schaffung einer tieferen Wissensbasis zum Fortschritt der schwimmenden Offshore-Windenergietechnologie beitragen wird“, so Christian Nayeri. „Im Rahmen des Projekts werden außerdem viele Ingenieur*innen mit modernster Floating-Wind-Expertise ausgebildet. Durch die Einbindung relevanter Stakeholder können die Ergebnisse des Projekts anschließend direkt in den Markt eingespeist werden. Alles in allem ist Floatech eine große Chance, die führende Position der europäischen Windenergietechnologie zu stärken und die TU Berlin als Kompetenzträger auf diesem Gebiet weiter zu etablieren.“ 

Vom 23. bis zum 25. November 2021 wird sich das Floatech-Projekt auf der „Wind Europe Electric City“ in Kopenhagen präsentieren, der führenden internationalen Konferenz für die Offshore-Windindustrie.

Stefanie Terp