Hintergrund "Die ersten in Serie produzierten und kommerziell relevanten Windkraftanlagen (WKA) wurden in den frühen 1990er Jahren aufgestellt. In Deutschland, wie auch in anderen Ländern, wurden in dieser Zeit Förderprogramme wie das Stromeinspeisegesetz aufgelegt und ein zügiger Ausbau der Windenergienutzung setzte ein. So wurden zu Beginn der 1990er Jahre ca. 200 Anlagen mit je bis zu 300 kW pro Jahr installiert und Ende der 1990er Jahre waren es schon bis zu 1500 Anlagen pro Jahr mit je mehr als 1500 kW Leistung. In den 2000ern stieg die Durchschnittsleitung der jährlich installierten Anlagen auf über 2 MW auch wenn sich die Anzahl der Installationen verringerte, siehe Abbildung 1 bei Ender (Ender 2015). Insgesamt sind ca. 3000 Altanlagen entweder schon ca. 20 Jahre im Betrieb und haben damit ihre Konstruktionslebenszeit erreicht oder sind kurz davor. Wie in Abbildung 1 bei Ender (Ender 2015) deutlich zu sehen, steht damit ein rapider Anstieg der von Abriss oder Weiterbetrieb betroffenen Anlagen in den nächsten 5 Jahren bevor. ..."

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Die Software alaska ist zunächst ein allgemeines Werkzeug zur Modellierung und Simulation der Dynamik mechanischer/mechatronischer Systeme. alaska wird am Institut ür Mechatronik in Chemnitz entwickelt. Mit dem Erweiterungsmodul alaska/Wind erhält alaska Funktionalitäten die erforderlich sind, um das dynamische Verhalten von Windkraftanlagen (WKA) mit dem Ziel zu simulieren, die resultierenden Belastungen zu ermitteln. Bestandteile von alaska/Wind sind u.a. Komponenten zu Beschreibung der aerodynamischen Umgebungsbedingungen und der Berechnung der daraus resultierenden, an der WKA angreifenden Windkräfte sowie ein Basis-WKA-Simulationsmodell. Inhalt des Vortrages ist es zu zeigen, wie dieses Basis-Simulationsmodell vom Anwender, also vom Entwickler/Hersteller von Windkraftanlagen, an seine spezifischen Anforderungen angepasst wird, wie es in seinen Produktentstehungsprozess eingebunden wird und wie mit dem Einsatz der alaska- Komponente alaska/DC (DistributedComputation) weitestgehend automatisch auf der Basis mehrerer Tausend Simulationsrechnungen Design-treibende Belastungen ermittelt werden.

Hintergrund "Die ersten in Serie produzierten und kommerziell relevanten Windkraftanlagen (WKA) wurden in den frühen 1990er Jahren aufgestellt. In Deutschland, wie auch in anderen Ländern, wurden in dieser Zeit Förderprogramme wie das Stromeinspeisegesetz aufgelegt und ein zügiger Ausbau der Windenergienutzung setzte ein. So wurden zu Beginn der 1990er Jahre ca. 200 Anlagen mit je bis zu 300 kW pro Jahr installiert und Ende der 1990er Jahre waren es schon bis zu 1500 Anlagen pro Jahr mit je mehr als 1500 kW Leistung. In den 2000ern stieg die Durchschnittsleitung der jährlich installierten Anlagen auf über 2 MW auch wenn sich die Anzahl der Installationen verringerte, siehe Abbildung 1 bei Ender (Ender 2015). Insgesamt sind ca. 3000 Altanlagen entweder schon ca. 20 Jahre im Betrieb und haben damit ihre Konstruktionslebenszeit erreicht oder sind kurz davor. Wie in Abbildung 1 bei Ender (Ender 2015) deutlich zu sehen, steht damit ein rapider Anstieg der von Abriss oder Weiterbetrieb betroffenen Anlagen in den nächsten 5 Jahren bevor. ..."

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In Deutschland sind Windkraftanlagen ab einer Höhe von 50 m genehmigungspflichtig, was regelmäßig mit der Beauflagung zum Rückbau der Anlage nach Ende der Nutzung einhergeht. In der Dissertation wird untersucht, wie die Kosten realitätsnah geschätzt werden können, mit welchem Umfang des Rückbaus zu rechnen ist und welchen Einfluss Schwankungen der Rückbaukosten auf die Steuerbelastung von Windkraftprojekten haben.

Aus der Einleitung: "Der Anteil erneuerbaren Energien in der Energieversorgung soll auch in den kommenden Jahren weiter ausgebaut werden. Dadurch steigt der Bedarf an großen und effizienten Windkraftanlagen (WKA) mit immer höheren Anforderungen an Materialien und Strukturen. Die hohen Belastungen und limitierenden Faktoren in Bezug auf die Lebensdauer solcher Anlagen sind meist dynamisch und abhängig von Strukturschwingungen und Belastungsanregung. Hierzu werden vermehrt Simulationstechniken eingesetzt, die in der Praxis durch den Mangel an genauen Randbedingungen unpräzise sind bzw. als Modell durch Messungen validiert werden müssen. Während typischerweise zur Erfassung von Schwingwegen Beschleunigungsaufnehmer eingesetzt werden, gestaltet sich die Implementierung solcher Messtechnik in drehenden Strukturen meist komplex und aufwändig (Ozbek et al. 2010). Der Einsatz optischer Messtechnik ist im Vergleich einfacher und kann potentiell die Optimierung von Simulationsmodellen unterstützen (Ozbek et al. 2010, Schmidt-Paulsen et al. 2009, 2011)."

Die Software alaska ist zunächst ein allgemeines Werkzeug zur Modellierung und Simulation der Dynamik mechanischer/mechatronischer Systeme. alaska wird am Institut ür Mechatronik in Chemnitz entwickelt. Mit dem Erweiterungsmodul alaska/Wind erhält alaska Funktionalitäten die erforderlich sind, um das dynamische Verhalten von Windkraftanlagen (WKA) mit dem Ziel zu simulieren, die resultierenden Belastungen zu ermitteln. Bestandteile von alaska/Wind sind u.a. Komponenten zu Beschreibung der aerodynamischen Umgebungsbedingungen und der Berechnung der daraus resultierenden, an der WKA angreifenden Windkräfte sowie ein Basis-WKA-Simulationsmodell. Inhalt des Vortrages ist es zu zeigen, wie dieses Basis-Simulationsmodell vom Anwender, also vom Entwickler/Hersteller von Windkraftanlagen, an seine spezifischen Anforderungen angepasst wird, wie es in seinen Produktentstehungsprozess eingebunden wird und wie mit dem Einsatz der alaska- Komponente alaska/DC (DistributedComputation) weitestgehend automatisch auf der Basis mehrerer Tausend Simulationsrechnungen Design-treibende Belastungen ermittelt werden.

Aus der Einleitung: "Der Anteil erneuerbaren Energien in der Energieversorgung soll auch in den kommenden Jahren weiter ausgebaut werden. Dadurch steigt der Bedarf an großen und effizienten Windkraftanlagen (WKA) mit immer höheren Anforderungen an Materialien und Strukturen. Die hohen Belastungen und limitierenden Faktoren in Bezug auf die Lebensdauer solcher Anlagen sind meist dynamisch und abhängig von Strukturschwingungen und Belastungsanregung. Hierzu werden vermehrt Simulationstechniken eingesetzt, die in der Praxis durch den Mangel an genauen Randbedingungen unpräzise sind bzw. als Modell durch Messungen validiert werden müssen. Während typischerweise zur Erfassung von Schwingwegen Beschleunigungsaufnehmer eingesetzt werden, gestaltet sich die Implementierung solcher Messtechnik in drehenden Strukturen meist komplex und aufwändig (Ozbek et al. 2010). Der Einsatz optischer Messtechnik ist im Vergleich einfacher und kann potentiell die Optimierung von Simulationsmodellen unterstützen (Ozbek et al. 2010, Schmidt-Paulsen et al. 2009, 2011)."

In zukünftigen Elektroenergiesystemen wird die dezentrale, häufig auf erneuerbaren Quellen basierende Energieversorgung eine große Bedeutung einnehmen. Die wachsende Präsenz der dezentralen Erzeugung in verschiedenen Spannungsebenen des elektrischen Netzes erfordert neue Konzepte zur Regelung des elektrischen Energieversorgungssystems. Insbesondere gibt es eine Tendenz auch kleine Netzbereiche autonome, d.h. vom Verbundnetz unabhängig zu betreiben. In diesem Zusammenhang müssen die Stabilitäts- und Regelungsaspekte immer stärker berücksichtigt werden. Die vorliegende Untersuchung konzentriert sich auf die Beurteilung und die Verbesserung der Stabilität von Windkraftanlagen (WKA). Die Integration von WKA zur dezentralen Energieversorgung in lokale Energienetze unter besonderer Berücksichtigung der Systemsstabilität ist das Ziel dieser Arbeit. Hierfür muss die Analyse der Stabilität einer WKA sowohl qualitativ als auch quantitativ durchgeführt werden, um die Faktoren zu ermitteln, die zur Verbesserung der Systemsstabilität beitragen. Der darauf basierte Entwurf von Regelstrategien für ein verbessertes dynamisches und transientes Verhalten wird theoretisch und durch numerische Simulationen validiert.