Gute Windmodelle sind eine Grundlage, um die immer größeren Windenergie-Anlagen planen und betreiben zu können. Ein Verbundvorhaben unter Leitung von Prof. Laura Lukassen, Windphysikerin an der Universität Oldenburg, soll diese Modelle zur Wind-Simulation nun entscheidend verbessern. Neben der Uni Oldenburg ist auch ebenfalls in Oldenburg ansässige Fraunhofer Institut für Windenergiesysteme (IWES) beteiligt. Das Projekt trägt den Titel „Multiskalen- und multiphysikalische Modelle und Simulation für die Windenergie“, kurz MOUSE.

Die Forschenden wollen die physikalische Phänomene über mehrere Größenordnungen und Zeitskalen hinweg zu betrachten. Das Team der Universität Oldenburg will mit den Berechnungen die Regelung von Windparks und einzelnen Anlagen verbessern. So sollen diese besser auf wechselnde Strömungsverhältnisse reagieren können.

Das Fraunhofer IWES soll die neuen Ansätze auf ihre praktische Eignung für die Windenergieindustrie testen. Unterm Strich soll es mit den neuen Windmodellen möglich werden, schneller neue Windenergie-Anlagen zu entwerfen. Im Betrieb soll die digitale Überwachung besser werden.

Numerische Wind-Simulation braucht hohe Rechenleistung

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) fördert das Projekt über vier Jahre mit insgesamt knapp zwei Millionen Euro. Ein Teil des Geldes ist für neue Rechnerleistung vorgesehen. Zum selben Zweck hat Lukassen im Dezember 2021 bereits rund 1,5 Millionen Euro beim Niedersächsischen Wissenschaftsministerium (MWK) eingeworben. Diese sollen in das gemeinsame Zentrum für Windenergieforschung „ForWind“ der Universitäten Oldenburg, Hannover und Bremen fließen.

Numerische Simulationen sind ein Verfahren, um komplexe physikalische Zusammenhänge durch schrittweise Annäherung abzubilden. Im Projekt MOUSE geht es dabei um die Wechselwirkung von Luftströmungen mit dem Ozean. Eine besondere Herausforderung sind dabei die Größenunterschiede zwischen den Phänomenen und die zeitlichen Abläufe. In den Wettersystemen, die sich über hunderte von Kilometern erstrecken, bilden sich nämlich kleinräumige Verwirbelungen, die nur für wenige Minuten stabil bleiben. Neben diesen Wechselwirkungen wollen die Forschenden auch untersuchen, wie sich die Windenergieanlagen elastisch verformen.

Maschinelles Lernen und andere Methoden der Künstlichen Intelligenz sollen die Näherungsverfahren schneller in die Spur bringen. So soll es möglich werden, gleichzeitig zwei ansonsten widersprüchliche Ziele zu verfolgen – nämlich mehr Präzision und weniger Rechenzeit.

Komplexe Wechselwirkungen zwischen Wind und Meer untersuchen auch andere Projekte. Moderne Verfahren helfen dabei, das Bild ständig zu präzisieren. Das Helmholtz-Zentrum Hereon hat zum Beispiel eine Studie zu den Einflüssen von Offshore Windparks auf die Ozeandynamik veröffentlicht.

25.7.2022 | Quelle: Uni Oldenburg | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH