WILLOW

Das WILLOW-Projekt widmet sich der Entwicklung von digitalen Tools, die speziell darauf abzielen, die Steuerung und Überwachung von Offshore-Windparks zu optimieren. Ein zentrales Ziel des Projekts ist die Einführung eines offenen, datenbasierten Systems zur intelligenten Lastbegrenzung. Dieses integrierte Steuerungssystem bietet den Windparkbetreibern die Möglichkeit, den Betrieb der Anlagen so zu steuern, dass eine optimale Balance zwischen der Energieerzeugung und der Lebensdauer der Turbinen erreicht wird.

Dabei ist ein wesentlicher Aspekt die Entwicklung eines Globalen Structural Health Monitoring (SHM) Systems, das Lasten, Beschleunigungen und Materialverluste an den Turm- und Fundamentstrukturen überwacht. Mithilfe physikalischer und virtueller Sensoren sowie maschineller Lernverfahren sollen dabei Ermüdung, Korrosion und Beschichtungsabbau erkannt und bewertet werden. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung und Bewertung des Zustands der Anlagen, was wiederum eine genaue Planung von Wartungsmaßnahmen erlaubt.

Zusätzlich legt das Projekt großen Wert auf die Entwicklung von Prognosetools, die die verbleibende Nutzungsdauer (RUL) und die bereits verbrauchte Lebensdauer (CL) der Windturbinen vorhersagen können. Diese Prognosen basieren auf einer Kombination von SCADA-Daten und Informationen aus dem SHM-System, die durch physikalische Modelle und maschinelle Lernmethoden verarbeitet werden. Die frühzeitige Erkennung von Anomalien und möglichen Schäden ist dabei von zentraler Bedeutung, um unvorhergesehene Ausfälle zu vermeiden und die Lebensdauer der Turbinen zu maximieren.

Darüber hinaus wird innerhalb des Projekts die Entwicklung eines Entscheidungsunterstützungssystems fokussiert, das den Betreibern hilft, den Betrieb der Turbinen in eingeschränkten Bedingungen (z. B. Drosselung durch Engpässe im Stromnetz) effizient zu steuern. Dieses System wird es ermöglichen, die Energieabgabe jeder einzelnen Turbine in Echtzeit zu optimieren, um Netzanforderungen, Marktbedingungen und Lebensdauergrenzen zu erfüllen. Zudem wird es die Planung von Wartungsmaßnahmen unterstützen, indem es Vorhersagen darüber trifft, wie viel Energie aus den Turbinen unter verschiedenen zukünftigen Bedingungen extrahiert werden kann.

Mit diesen Maßnahmen zielt das WILLOW-Projekt darauf ab, nicht nur die Stromgestehungskosten (Levelized Cost of Electricity (LCOE)) zu senken, sondern auch die jährliche Energieproduktion (Annual Energy Production (AEP)) zu steigern und die Lebensdauer von Offshore-Windparks mit Turbinen von bis zu 20 MW auf mehr als 50 Jahre zu verlängern.

Der Fokus des Teilprojekts von Wölfel liegt auf der Entwicklung eines schwingungs- und dehnungsbasierten SHM-Systems für Turm und Gründungsstruktur der WEA. Dabei wird speziell an der Rekonstruktion der Lastanteile von Strömung- und Wellenanregung sowie der Schätzung von Messwerten an Stellen der Struktur gearbeitet, an denen keine physikalischen Sensoren angebracht sind, auf Basis von Messwerten an anderen Positionen und numerischen Modellen (Virtual Sensing).

Weitere Informationen bezüglich des Projekts finden sie auch auf https://willow-project.eu/