Windenergie
Testinfrastruktur in neuer Dimension

Die deutsche Forschungslandschaft erhält neue Testinfrastrukturen zu modernen Windenergieanlagen – Bundesminister Dr. Robert Habeck besucht die Einrichtungen heute. Der weltweit größte Wellenströmungskanal in Hannover geht in Betrieb: Er erzeugt 3 Meter hohe Wellen und eine wirklichkeitsnahe Tideströmung gleichzeitig. Außerdem wird ein XXL-Rotorblatt-Prüfstand in Bremerhaven eröffnet. Das Testfeld WiValdi mit drei Forschungsanlagen im Norden von Hamburg ergänzt das norddeutsche Dreigestirn.

„Das, was Sie hier machen, hat unmittelbaren Einfluss auf das, was wir machen“, sagte Dr. Robert Habeck, Bundesminister für Wirtschaft und Klimaschutz, bei seiner Eröffnungsrede zum Großen Wellenströmungskanal, kurz „GWK+“, in Hannover. 35 Millionen Euro Förderung sind in die Erweiterung der Anlage geflossen. Seit 1983 ist der Wellenkanal mit seinen 300 Metern Länge bereits der weltweit größte seiner Art. Um Wissenslücken zu schließen und vor allem den aktuellen Bedarf der Industrie zu decken, haben die Universitäten Hannover und Braunschweig im Verbundvorhaben marTech nun drei essenzielle Erweiterungen vorgenommen: Sie haben einen neuen Wellengenerator, der größere Wellen und Belastungen erzeugen kann, gegen die alte Anlage ausgetauscht. In der Mitte des Kanals befindet sich jetzt ein 32 Meter langer Tiefteil, der im Vergleich zur umliegenden Bodenfläche 2 bis 6 Meter weiter abgesenkt ist. Darin kann der Meeresboden mit Sand abgebildet werden, um Tests zu Gründungen von Infrastrukturen zu ermöglichen. Herzstück des GWK+ ist die Strömungsanlage, die mit 20.000 Litern pro Sekunde eine gewaltige Tideströmung bei gleichzeitiger Variation des Wasserstands erzeugen kann. „Das ist eine weltweit einzigartige Forschungsinfrastruktur, erst recht in so einem großen Maßstab“, ordnet Projektleiter Prof. Dr. Torsten Schlurmann von der Leibniz Universität Hannover die internationale Relevanz der Großanlage ein.

Um einschätzen zu können, welche Umbauten in welcher Form sinnvoll und gewinnbringend sind, hat die Technische Universität Braunschweig innerhalb ihres Teilprojekts eine Miniaturausgabe des erweiterten Wellen-Strömungskanals im Maßstab 1:10 konstruiert. „Dieser Mini-GWK+ ist allerdings mit 40 Metern Länge immer noch weltweit einzigartig“, sagt Prof. Dr. Nils Goseberg von der Technischen Universität Braunschweig, der diese Arbeiten koordiniert hat. Der kleinere Kanal befindet sich in unmittelbarer Nähe seines großen Ebenbilds, so dass die Arbeiten auch künftig davon profitieren können. „Anhand von Voruntersuchungen können wir hier bereits erkennen, welche Konstellationen für den Großen Wellen-Strömungskanal in Frage kommen, um Zeit und Ressourcen zu sparen“, so Goseberg.

Windenergieanlage im Windschatten: Forschungspark WiValdi

Ebenfalls weltweit einmalig wird das Testfeld sein, das aktuell nahe der Nordsee entsteht: Im Norden von Hamburg, direkt an der Elbe, befindet sich der Forschungspark Windenergie Krummendeich WiValdi. Mitte August 2023 wird er offiziell eröffnet. Schon heute macht sich Bundesminister Robert Habeck ein Bild der neuen Testinfrastruktur. Zwei konventionelle Windenergieanlagen der Multi-Megawattklasse stehen hier in Hauptwindrichtung nebeneinander, gespickt mit Sensoren und Messgeräten. Eine weitere Anlage sowie mehrere speziell ausgelegte Windmessmasten sollen weitere Daten liefern. Das Deutsche Zentrum für Luft-und Raumfahrt (DLR) entwickelt den Forschungspark zusammen mit Partnern aus dem Forschungsverbund Windenergie (FVWE) sowie ihrem Projektpartner Enercon, gefördert durch das BMWK mit rund 30 Millionen Euro innerhalb der Projekte DF Wind Phase 1 und 2. Der Forschungspark soll 20 Jahre im Dienste der Wissenschaft stehen. Was in konventionellen Parks vermieden wird, ist hier Forschungsanliegen: Eine der großen Anlagen befindet sich im Windschatten der anderen. Welche Turbulenzen dort entstehen und wie die Anlage dennoch effizient betrieben werden kann, ist eine der anstehenden Forschungsfragen.

Rotorblätter XXL auf Herz und Nieren prüfen

Moderne Windenergieanlagen drehen sich mit Hilfe riesiger Rotorblätter von mittlerweile über 120 Meter Länge. Um diese Bauteile testen und schließlich für den Einsatz zertifizieren zu können, erweitert das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES daher seine Prüfstände heute um den Rotorblattprüfstand 115m+, der diesen Maßen gerecht werden kann. Bundesminister Robert Habeck spricht ein Grußwort zur Einweihung der neuen Einrichtung in Bremerhaven.

Das BMWK hat die Entwicklung des neuen Prüfstands sowie neuer Prüfmethoden von Teilsegmenten innerhalb des Projekts Zukunftskonzept Betriebsfestigkeit Rotorblätter – Phase II mit zusammen rund 18 Millionen Euro gefördert. Der Bau der Halle wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sowie das Land Bremen gefördert. In dem dazugehörigen, vom BMWK mit rund 4,5 Millionen Euro geförderten Vorgängerprojekt  haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bereits seit 2015 an geeigneten Verfahren zur Segments-, Abschnitts- und Komponentenprüfung gearbeitet – zu Projektbeginn war noch die Rede von der „nächsten Rotorblattgeneration mit über 100 Meter Länge“. (mb)