Effizienzsteigerung unscharfer Strukturanalysen von Windenergieanlagen im Zeitbereich (ENERGIZE)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Raimund Rolfes, seit 4/2021
• Fachliche Zuordnung: Angewandte Mechanik, Statik und Dynamik
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 436547100

Windenergie ist eine zukunftsträchtige Technologie zur Erfüllung der Ziele für den Ausbau erneuerbarer Energien. Zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit müssen Kosten gesenkt und die Zuverlässigkeit erhöht werden. Ein erfolgversprechender Ansatz hierfür ist die realitätsnähere numerische Strukturanalyse von Windenergieanlagen (WEA) unter Berücksichtigung von polymorpher Unschärfe. Unter Unschärfe ist, die Variabilität, Unvollständigkeit und Ungenauigkeit von Daten zu verstehen.Eine Möglichkeit polymorphe Unschärfe zu modellieren, ist die Verwendung von Methoden der "imprecise probability". In der Forschung im klassischen Bauingenieurwesen werden solche Ansätze zuletzt vermehrt angewendet. Aufgrund der Komplexität von WEA, die Herausforderungen mit unbekannten und streuenden Eingangsparametern (typisch für das Bauingenieurwesen) und komplexes Regelverhalten (typisch für den Maschinenbau) vereinen, sind solche Ansätze bisher nicht zu finden. Rechenzeiten sind teilweise zu hoch und die Verwendung von Metamodellen ist aufgrund der Komplexität von WEA nur bedingt möglich.Daher werden in diesem Forschungsvorhaben zunächst geeignete Methoden der "imprecise probability" auf ein WEA-Modell angewendet. Anschließend - hier liegt der Kern des Vorhabens - wird die Effizienz der unscharfen Analyse gesteigert, indem die Anzahl der erforderlichen Modellauswertungen reduziert wird. Dies erfolgt einerseits mit Hilfe weiterentwickelter Sensitivitätsanalysen, die unter Berücksichtigung polymorph unscharfer Parameter verwendet werden können. So kann die Anzahl der unscharfen Parameter reduziert werden. Andererseits werden Stichprobenverfahren entwickelt, die mit Methoden der "imprecise probability" und Lastextrapolationsverfahren für WEA kombinierbar sind.Anschließend kann eine effizientere Strukturanalyse von WEA unter Berücksichtigung von polymorpher Unschärfe bei gleichzeitiger Einhaltung adäquater Rechenzeiten durchgeführt werden, sodass realitätsnähere Analysen möglich sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Cristian Guillermo Gebhardt, bis 3/2021