WinGo – Verbesserte Windkraftanlage mit innovativer Gondel-Entwicklung

• Research unit: SFOE
• Project number: SI/501709

Key words (German)

Windkraft, Windturbine, Gondeloptimierung

Key words (English)

Wind energy, wind turbine, nacelle optimisation

Short description (German)

Es werden optimierte Gondelformen entwickelt, welche kostengünstig in moderne Multimegawatt-Turbinen integriert werden können. Die erhöhten Energieerträge von Windkraftanlagen, die mit diesen innovativen Gondelformen ausgestattet sind, werden aufgezeigt. Darüber hinaus werden technische Modelle zur Optimierung der Gondelform entwickelt, die in Windturbinen-Designtools verwendet werden können, welche dem Industriestandard entsprechen. Entsprechend der "Ener-giestrategie 2050" der Schweiz kann der Beitrag der Windstromerzeugung im zukünftigen Ener-giemix der Schweiz erhöht werden.

Short description (English)

Optimised nacelle shapes that can be cost effectively integrated onto modern multi-megawatt tur-bines will be developed. The increased energy yields of wind turbines equipped with these innova-tive nacelle shapes will be demonstrated. Furthermore, engineering models to optimise the nacelle shape and that can be used in industry standard wind turbine design tools will be developed. Therefore, in accordance with Switzerland’s “Energy Strategy 2050” the contribution of wind-generated electricity production in Switzerland’s future energy mix can be increased.

Final report (German)

Eine neuartige vergleichende Studie über die Wirksamkeit einer optimierten Gondel unter Verwendung von Klappen zur Verringerung der Ermüdungsbelastung und zur Verbesserung der Leistung von Windkraftanlagen wird experimentell durchgeführt. Die Experimente werden an einem maßstabgetreuen Modell einer kommerziellen 2MW-Windturbine mit einer Rotorneigung von 8° und einem Konuswinkel von 5° durchgeführt; das Modell kann sowohl in Auf- als auch in Abwindkonfigurationen getestet werden. Das Modell ist mit an der Turmfußwurzel montierten Dehnungsmessstreifen und einem speziell angefertigten Inline-Drehmomentmesser instrumentiert, von dem aus die Zeitverläufe von Schub, Biegemoment, Torsionsmoment und Drehmoment gemessen werden. Die verschiedenen Klappenwinkel werden zur Verringerung der Ermüdungsbelastung und zur Verbesserung der Turbinenleistung eingesetzt. Eine umfassende Analyse der gemessenen Lastschwankungen im gesamten Phasengang, die auf den nieder- und hochfrequenten Schwankungen des gemessenen Rotorschubs und -drehmoments basiert, wird verwendet, um den Einfluss der Klappen auf die kumulativen Blattschäden und die Ermüdungslebensdauer sowohl für Auf- als auch für Abwindkonfigurationen zu bewerten. Die detaillierten experimentellen Ergebnisse werden durch theoretische Erläuterungen ergänzt, die dazu dienen, Einblicke in die experimentellen Ergebnisse sowohl für Auf- als auch für Abwind-konfigurationen zu geben. Es hat sich gezeigt, dass Klappen, die in der Vorwindkonfiguration vor dem Rotor installiert sind, die Strömung im Vergleich zur Aufwind-konfiguration effektiver in Richtung der äußeren Spannweiten drücken; dies stimmt mit den Experimenten überein. Aus praktischer Sicht wird eine Strategie des Einsatzes von Klappen zur Minderung von kumulativen Blattschäden sowie zur Verbesserung der Turbinenleistung und der Gierstabilität sowohl bei Auf- als auch bei Abwind-konfigurationen empfohlen.

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• Schlussbericht [PDF] 4'454 kB