Windenergie hat sich zu einer der weltweit führenden Quellen sauberer Energie entwickelt. Um diese vollständig auszunutzen, müssen Windkraftanlagen noch leistungsfähiger, zuverlässiger, kostengünstiger und leiser werden. Die Branche wird von verschiedenen Trends dominiert, insbesondere von der gestiegenen Turbinengröße und dem wachsenden Offshore-Windmarkt.
Größere Windkraftanlagen erzeugen mehr Energie und sind kostengünstiger, aber ihre Größe bringt neue Herausforderungen für Konstrukteure mit sich. Die moderne Verbundwerkstofftechnologie hat die Entwicklung großer Rotorblätter ermöglicht, was allerdings auch einen erhöhten Geräuschpegel mit sich bringt. Durch die Anwendung von vibro- und aeroakustischer Simulation zur Visualisierung von Geräuschquellen und Geräuschausbreitung erhalten Ingenieure die erforderlichen Einblicke, um neue innovative Modifikationen zur Geräuschunterdrückung zu entwickeln und die Einhaltung strengerer lokaler Vorschriften zu unterstützen. Durch die Verwendung größerer Rotorblätter werden auch die Anforderungen an andere Komponenten oder Teilsysteme von Windenergieanlagen wie Antriebsstrang, Turm und Fundament erhöht. Die nichtlineare Biege-Torsions-Kopplung der Rotorblätter muss in einer Windkraftanlagen-Simulation genau modelliert werden, um die Belastung der Komponenten korrekt vorherzusagen und die Leistung der Windkraftanlage zu optimieren.
Windkraftanlagen eignen sich zudem besonders gut für Offshore-Installationen, bei denen der Platz nahezu unbegrenzt und die Windverhältnisse besser sind. Die Bedingungen auf dem Meer sind jedoch sehr hart. Extreme Lastfälle und widrige Bedingungen müssen berücksichtigt werden, da Lebensdauer und Zuverlässigkeit einen großen Einfluss auf die Gesamteffizienz von Windkraftanlagen haben.
SIMULIA bietet eine umfassende Suite von Simulationstechnologien für Windkraftanlagen, um ihre Konstruktion zu optimieren und zu beschleunigen und dabei strenge lokale Vorschriften einzuhalten, und dadadurch dabi zu helfen, die Kosten für saubere Energie weiter zu senken.
Die SIMULIA Lösung für Windkraftanlagentechnik ermöglicht es, verschiedene Aspekte einer Windkraftanlage oder Windenergieanlage vorherzusagen, zu optimieren und virtuell zu testen, noch bevor der erste Prototyp gebaut wird. Durch den Einsatz eines virtuellen Zwillings werden nicht nur teure Tests reduziert, sondern auch völlig neue Innovationsmöglichkeiten eröffnet, da jeder Ingenieur ein umfassendes Verständnis des gesamten Systems erhält.
Durch den Zugriff auf die SIMULIA Simulationstechnologie für Windkraftanlagen über die 3DEXPERIENCE Plattform können alle Konstruktionsunternehmen und ihre Lieferanten von der Zusammenarbeit in Echtzeit und einer Ansicht aller Komponenten auf Systemebene profitieren.
Workflows für Windkraftanlagentechnik
Extreme Lastfälle
Bei Simulationen extremer Lasten müssen oft zusätzliche Einflüsse berücksichtigt werden, um genaue Ergebnisse zu erzielen:
- Nichtlineare Verformung der Rotorblätter
- Verformung großer Komponenten zusätzlich zu Rotorblättern und Turm
Komponentenoptimierung
Analyse und Optimierung aller mechanischen Komponenten. Ganzheitliche Komponentensimulation zum Erreichen von genauer Dynamik und Belastung:
- Eigenständig für Plausibilitätsprüfungen
- Innerhalb eines Prüfstands zur Komponentenvalidierung
- Innerhalb der kompletten Windkraftanlage für korrekte Lasten
Aerodynamik und Akustik der Windkraftanlage
Komplette Bewertung auf der Ebene des gesamten Windkraftanlagensystems im Hinblick auf aerodynamische und aeroakustische Leistungsparameter:
- Auswirkungen in der Praxis
- Geräuschvorhersage auf Systemebene
Hinterkantengeräusch
Abschätzen des Geräuschpegels kleiner Rotorblattabschnitte zur Entwicklung und Optimierung von Lärmschutzanbauten:
- Statistische Versuchsplanung
- Simulieren realer Bedingungen
- Vollständig automatisiert in der SIMULIA Cloud
Strukturkonstruktion der Rotorblätter
Optimieren Sie den gesamten Prozess für die Rotorblattkonstruktion und ermöglichen Sie neue, innovative Konstruktionen bei gleichzeitiger Minimierung von Markteinführungszeiten und Risiken:
- Lastberechnungen
- Komposit-Konzeptdesign
- Detaillierter Entwurf von Verbundwerkstoffen
- Optimierung und Vorbereitung für die Fertigung
