DynaWEA - Von der Dynamik zur Akustik einer getriebelosen Windenergieanlage
Das Ziel des Verbundvorhabens DynaWEA ist die Analyse der Körperschallabstrahlung einer Windenergieanlage mit einem hochpoligen Ringgenerator (fremderregter Direktläufer). Bei diesen Windenergieanlagen hat die vom Generator ausgehende Körperschallanregungen einen maßgeblichen Einfluss auf die Gesamtschallemission der Windenergieanlage. Ursächlich hierfür sind die Betriebsschwingungen des Generators, die über tragende Strukturkomponenten bis in die Rotorblätter, den Turm und die Verkleidung weitergeleitet werden und von dort aus als Luftschall direkt in die Umgebung emittiert werden. Aufgrund der periodischen Verläufe der anregenden Kräfte kommt es zu tonalen Anregungen. Wird die Gesamtanlage im Zusammenspiel von Anregung, Körperschall-übertragung und Abstrahlung schlecht ausgelegt, können im Umfeld der Turbine entsprechende tonale Geräusche auftreten. Größere WEA-Leistungsklassen sowie akustische Verbesserungen der breitbandigen aeroakustischen Geräusche verstärken dabei die Wahrnehmung von tonaler Schallemission.
Zur Untersuchung werden elektromagnetische Modelle der Maschine mit einer Mehrkörpersimulation der Anlagenstrukturdynamik unter Berücksichtigung von Luftspaltimperfektionen sowie thermischer Effekte aufgebaut und am Systemprüfstand des CWD messtechnisch validiert.
Einen weiteren Bestandteil dieses Forschungsvorhabens bildet die Entwicklung und Anpassung von Kühlkonzepten, die es ermöglichen die Luftspaltgeometrie des Generators zu optimieren. Im Fokus der Luftspaltoptimierung stehen eine Verbesserung der Antriebsstrangdynamik sowie die Reduktion der Schallemission der WEA.