Windkanal – Kleinwind-Untersuchungen (Windkraft – Forschungslabor)

Call Nummer: 30-14 | Call Name: Forschung an Wiener Fachhochschulen

Neben der Photovoltaik stellt die Kleinwindkraft eine der wenigen Möglichkeiten dar, um auch in dicht bebauten Gebieten sowie im städtischen Umfeld umweltfreundlich elektrische Energie zu erzeugen. Durch den steigenden Wunsch nach privater Energieautonomie werden Kleinwindkraftanlagen vermehrt um oder auf Gebäude installiert. Das komplexe Strömungsfeld und die Nähe zu Personen erfordert jedoch Anpassungen der Rotoren, für einen effizienten Betrieb sowie die Reduktion von Vibrationen. Im Energieforschungspark Lichtenegg wird versucht Anlagen auf systemsicher Basis für dieses komplexe Einsatzgebiet zu verbessern, jedoch sind Effekte auf den Rotoren und Vibrationsereignisse unter nicht kontrollierten Bedingungen nahezu nicht untersuchbar. Daher zielt das Infrastrukturprojekt „Windkraft-Forschungslabor“ auf die Forschungs- und Lehrinfrastrukturerweiterung des Energieforschungsparks Lichtenegg, unter kontrollierten Bedingungen in einem Windkanal und einem Vibrationssimulator ab.

Der sich an der FH Technikum Wien im Bau befindliche Windkanal wird im Projekt um Sensorik erweitert. Es werden zur Vermessung von Rotorblattprofilen auf deren Auftriebs- und Widerstandseigenschaften bei verschiedenen Anstellwinkeln und Windgeschwindigkeiten Kraftsensoren angeschafft sowie eine passende Halterungskonstruktion entworfen und extern angefertigt. Die Messbedingungen in der Teststrecke werden mittels Staurohr, Temperatursensor und Feuchtesensor ermittelt, welche vorgefertigt angeschafft werden. Für die Integration der Sensoren in bestehenden Datenlogger werden Analog/Digital-Wandler angeschafft und in den bestehenden Datenlogger integriert. Durch eine Nebellanze und eine High-Speed-Kamera inklusive zugehöriger Beleuchtung, soll das Strömungsfeld um die aerodynamischen Bauteile von Kleinwindkraftanlagen visualisierbar gemacht werden. Durch die Konstruktion und Anfertigung von Gleichrichtgittern wird im Windkanal eine möglichst laminare Strömung im Windkanal gewährleistet, welche essentiell für kontrollierte Prüfungen und Entwicklungen aerodynamischer Bauteile ist.

Die Erfahrungen aus der Praxis im Energieforschungspark Lichtenegg haben gezeigt, dass Schwingungen eine häufige Schadensursache darstellen und dass in diesem Bereich noch großer Forschungsbedarf besteht. Der geplante Schwingungsprüfstand soll es ermöglichen das Schwingungsverhalten unterschiedlicher Tragwerks- und Mastsysteme systematisch und unter nachvollziehbaren Laborbedingungen untersuchen zu können. Dieser Prüfstand soll es ermöglichen die Entstehung und Ausbreitung von Schwingungen hochauflösend zu erfassen und tiefgreifend verstehen zu können. Neben Modellen von klassischen Rohrmastsystemen werden auch moderne Schwingungsentkopplungssysteme modelliert und am Prüfstand vermessen.

Durch die Forschungstätigkeit mit dem Windkanal und Vibrationssimulator kann das Forschungsangebot des Energieforschungspark Lichtenegg erweitert werden und es wird Infrastruktur für Grundlagenforschung und Forschungsprojekte in der Windkraftnutzung geschaffen. Ebenso wird die bestehende Lehrveranstaltung „Windkraft“ mit Laborübungen ergänzt und somit das Verständnis von aerodynamischen Vorgängen verbessert. Zusätzlich besteht die Möglichkeit für Bachelor- und Masterarbeiten.