Windkraftanlagen und turbulente Anströmung

In der Windenergiebranche stoßen Konzepte der Energiegewinnung auf eine Windressource, die turbulente Charakteristika aufweist. Wie können mit dem derzeitigen Kenntnisstand und den gegebenen technischen Möglichkeiten wirtschaftliche Lösungen aufgezeigt werden, die Windkraftanlagen (WKA) für den Umgang mit einer turbulenten Ressource optimieren?

Aktuelle Großrechner erlauben komplexe Strömungssimulationen an Tragflügeln und damit auch die Simulation von turbulenten Strömungen an Windkraftanlagen. Dafür können zum Beispiel die "computational fluid dynamic" (CFD) oder die "direct numerical simulation" (DNS) zum Einsatz kommen. Jedoch erweisen sich diese Methoden als schwer beherrschbar und noch als ungenau. Damit stellen sie für Unternehmen noch keine wirtschaftliche Möglichkeit dar, z.B. Windkraftanlagen besser an die Arbeit mit einer turbulenten Ressource anzupassen. Einfache und günstige Lösungen werden gesucht.

Ein weit verbreitetes Modell zur Lastberechnung an Windkraftanlagen ist die Blade-Element-Methode (BEM). Diese Methode ist bisher nicht dafür konzipiert worden, die Turbulenzfolgen für WKA aufzuzeigen. Mit dieser Arbeit wird die Erweiterung der BEM erarbeitet, die eine Modellierung turbulenter Anströmung ermöglicht. Die Arbeit ist damit auch ein Lösungsansatz, der Turbulenzprobleme im Bereich der Windenergie einfach und wirtschaftlich zu lösen versucht.