Anwendungszentrum für Windenergie-Feldmessungen AWF Application Center for Wind Energy Field Measurements

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1 Anwendungszentrum für Windenergie-Feldmessungen AWF Application Center for Wind Energy Field Measurements I n s t i t u t f ü r W i n d e n e r g i e 1

2 Kontakt / Contact Dr.-Ing. Sarah Barber Gruppenleiterin Group Manager Tel. / Phone +49 (0) sarah.barber@iwes.fraunhofer.de An der Karlstadt Bremerhaven/Germany Tel. / Phone +49 (0) Anwendungszentrum für Windenergie-Feldmessungen Application Center for Wind Energy Field Measurements Prof. Dr. Hans-Gerd Busmann Geschäftsführender Leiter General Manager Prof. Dipl.-Ing. Henry Seifert Technischer Leiter Technical Manager Tel. / Phone +49 (0) hans-gerd.busmann@iwes.fraunhofer.de Tel. / Phone +49 (0) henry.seifert@iwes.fraunhofer.de 2

3 Das AWF in Kürze AWF in review Der rasant wachsende Wettbewerb in der Windenergie verlangt hochqualitative effiziente Prozesse, mit denen Prototypen und Altanlagen im Feld vermessen, analysiert und optimiert werden. Entwickler, Fertiger, Betreiber und technische Dienstleiter, ebenso wie Banken und Versicherungen benötigen zuverlässige Aus sagen über die Effizienz, Funktionstüchtigkeit und Lebensdauerperspektive ihrer Anlagen. Das Anwendungszentrum für Windenergie-Feldmessungen AWF, eine Kooperation des Fraunhofer IWES Nordwest und der fk-wind: der Hochschule Bremerhaven, bietet als Partner in Forschungs- und Entwicklungsprojekten die Vermessung laufender Anlagen als Dienstleistung an. Das AWF verfügt über hochqualifiziertes wissenschaftliches und technisches Personal. Zudem profitiert es von einer beispielhaften Test- und Prüfinfrastruktur sowie von etablierter, industrienaher Forschung. Den Firmen der Windenergiebranche bietet es Dienstleistungen rund um die Vermessung laufender Windenergieanlagen am Standort hinsichtlich mechanischer Beanspruchungen und weiterer wichtiger Betriebsdaten an. Hierbei arbeitet es eng mit den Fachbereichen des Fraunhofer IWES Nordwest und mit der fk-wind: zusammen und ist somit intensiv in den Forschungs- und Entwicklungsarbeiten eingebunden. In ihm werden sämtliche Feldmessungen an WEAs und deren Analysen gebündelt umgesetzt, so Synergien geschaffen und der Nutzen für Wirtschaft und Wissenschaft optimiert. The rapidly growing competition in the wind energy industry demands high-quality, efficient processes enabling prototypes and installed wind turbines to be measured, analyzed and optimized in the field. Developers, manufacturers, operators and technical service providers as well as banks and insurance companies require reliable information regarding the efficiency, functionality and life-time perspective of their wind turbines. The Application Center for Wind Energy Field Measurements AWF, a cooperation between Fraunhofer IWES and fk-wind: at the University of Applied Sciences Bremerhaven, offers its services as a partner in research and development projects for the measurement of operational wind turbines. AWF has highly qualified scientific and technical staff at its disposal. Furthermore, it profits from an exemplary test infrastructure and from well-established, industry-oriented research. It offers wind energy companies a range of services regarding measurements of mechanical loads and other important operating data of operational wind turbines. These activities are carried out in close collaboration with the corresponding departments of Fraunhofer IWES and fk-wind:, and in this way AWF is strongly integrated into research and development projects. All wind turbine measurements and data analyses are combined in this process, creating synergies and optimizing their benefit to science and industry. 3

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5 Hands-On-Messungen für die Windenergieanlage der Zukunft Das Anwendungszentrum für Windenergie-Feldmessungen AWF bietet umfangreiche Messungen und deren Auswertungen an aktuell laufenden Windenergieanlagen an. Es wurde 2014 gemeinschaftlich von dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES sowie dem Forschungsinstitut fk-wind: der Hochschule Bremerhaven gegründet. Das Verständnis der mechanischen Beanspruchungen und weiterer wichtiger Betriebseigenschaften von betriebenen Anlagen ist unerlässlich, um deren Komponenten hinsichtlich ihrer Dynamik, Lebensdauer, Regelung und Betriebsführung beurteilen und optimieren zu können. Das AWF ist in die Organisation des Fraunhofer IWES eingebunden und auf dem Campus der Hochschule Bremerhaven angesiedelt. Seine Hauptaufgaben sind: Ausführung von standardisierten und kundenspezifischen Messkampagnen an laufenden Windenergieanlagen im Auftrag Dritter, unabhängig von einzelnen Zertifizierungsstellen Messtechnische Begleitung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten der beiden Institute Weiterentwicklung der Sensorik und Methodik der Vermessung von Windenergieanlagen Anwendungsfelder Das AWF bietet eine kompetente und professionelle Durchführung seiner Messungen und Bewertungen vorwiegend in folgenden Bereichen: Testmessungen Prototypenentwicklung Inbetriebnahme technische Änderungen und Optimierungen Zertifizierungsbegleitung Betriebsbegleitung Validierung von Forschung und Entwicklung Gegenstand der Messungen und Bewertungen Das AWF wendet nach Absprache mit dem Kunden die relevanten nationalen und internationalen Normen und Richtlinien an. Erfasst werden zum Beispiel folgende Beanspruchungsgrößen nach IEC : Schwenk- und Schlagbiegemoment an der Rotorblattwurzel Biege- und Torsionsmomente an der Rotorwelle Biege- und Torsionsmoment am Turmkopf und Turmfuß Zur Auswertung und Interpretation der Messdaten werden außerdem die wichtigsten Betriebsdaten der Windenergieanlage wie Windgeschwindigkeiten, elektrische Leistung, Azimutposition und Drehzahl synchron mit erfasst. Zusätzlich bietet das AWF spezielle Messkampagnen mit so genannten Lastkollektivsammlern an allen Anlagenkomponenten, sowie die Ausführung weiterer kundenspezifischer elektrischer und mechanischer Messungen an. Bei Bedarf werden die umfangreichen Erfahrungen und Kompetenzen des gesamten Fraunhofer IWES und der fk-wind: eingebunden. 5

6 Hands-on measurements on wind turbines of the future AWF was founded jointly by the Fraunhofer Institute for Wind Energy and Energy System Technology IWES and the research institute fk-wind: at the University of Applied Sciences Bremerhaven and offers a wide range of measurements and data analyses in regard to operating wind turbines. Understanding the mechanical strains as well as other important operating characteristics is essential for the assessment and optimization of their components in regard to dynamics, life-time, control and operational management. AWF is integrated into the Fraunhofer IWES organization and is situated on the campus of the University of Applied Sciences Bremerhaven. Its key tasks are: Implementation of standardized and customer-specific measurement projects on operational wind turbines on behalf of third parties, independent of certification bodies Technical support for measurement campaigns as part of both institutes research and development projects Further development of sensor technology and methodology for wind turbine measurements Application fields AWF offers a competent and professional realization of its measuring and evaluation services, especially in the following areas: Test measurements Prototype development Commissioning Technical changes and optimization Certification support Operational support Validation of research and development projects Measurement and evaluation Following consultation with the customer, AWF applies the relevant national and international standards and guidelines. For example, the following load parameters are recorded according to IEC : Flap-wise und edge-wise bending moments at the rotor blade root Bending moment and torsional moment at the rotor shaft Bending moment and torsional moment at the tower top and base Data analysis and interpretation are enhanced by acquisition of essential operational wind turbine data such as wind speed, electrical power, azimuth position and rotational speed. Furthermore, AWF offers to carry out special measurement campaigns on specific wind turbine components by means of so-called load spectrum accumulators as well as customerspecific electrical and mechanical measurements. When required, the extensive experience and competence of Fraunhofer IWES and fk-wind: can be integrated into the process. 6

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8 Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES Nordwest Fraunhofer Institute for Wind Energy and Energy System Technology IWES North-West Die Forschungsgebiete des 2009 in Bremerhaven gegründeten Fraunhofer IWES Nordwest umfassen das gesamte Spektrum der Windenergietechnik von Windphysik bis zur Netzeinspeisung. Das Institut bietet Vertretern der Industrie Anlagenherstellern, Zulieferern, Windparkbetreibern und Energieversorgern wirtschaftsrelevante Forschungsdienstleistungen und eine zielführende Kooperation zu allen technischen Fragestellungen der Windenergienutzung. Das Verständnis der Windenergieanlage als System mit dynamischen Wechselbeziehungen der einzelnen Komponenten und Umweltfaktoren schafft Synergien für komplexe Lösungsansätze. Am Fraunhofer IWES Nordwest arbeiten derzeit etwa 150 Wissenschaftler und Angestellte sowie 100 Studenten hat sich das Fraunhofer IWES Nordwest mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und ForWind, dem Zentrum für Windenergieforschung der Universitäten Hannover, Oldenburg und Bremen zum Forschungsverbund Windenergie zusammengeschlossen. Gemeinsam bearbeiten 600 Wissenschaftler/-innen Großprojekte, nutzen in Abstimmung einen weltweit einzigartigen Infrastrukturpool und stärken die internationale Sichtbarkeit der deutschen Windforschung. Das Fraunhofer IWES Nordwest ist DIN EN ISO 9001:2008-zertifiziert in den folgenden Bereichen: Technologieentwicklung und -optimierung, Technologieeinschätzung und Studien sowie Erprobung in Demonstrationszentren. Fraunhofer IWES North-West, which was established in Bremerhaven in 2009, deals with the complete range of wind energy technology research areas from wind physics to grid feed-in. The institute offers industrial representatives turbine manufacturers, suppliers, wind farm operators and energy suppliers economically relevant research services and targeted collaboration in all the technical areas of wind energy utilization. Understanding the wind energy turbine as a system involving both dynamic individual component interdependencies and environmental factors creates synergies for complex solutions. At present, 150 scientists and specialists and 100 students are employed at Fraunhofer IWES North-West. In 2013, the Fraunhofer IWES North-West joined forces with the National Aeronautics and Space Research Centre of the Federal Republic of Germany (DLR) and ForWind, the center for wind energy research at the universities of Hannover, Oldenburg and Bremen, to form the Wind Energy Research Association. 600 scientists work together on major projects, utilize in coordination an infrastructure pool unique in the world and thus strengthen the international visibility of German wind energy research. The Fraunhofer IWES North-West is DIN EN ISO 9001:2008 certified in the following areas: Technology Development and Optimization, Technology Assessment and Studies as well es Testing in Demonstration Centers. 8

9 Institut für Windenergie fk-wind: der Hochschule Bremerhaven I n s t i t u t f ü r W i n d e n e r g i e Wind Energy Institute fk-wind: at the University of Applied Sciences Bremerhaven Unter dem Motto Die Windenergieanlage als Ganzes verstehen forscht das Institut für Windenergie fk-wind: an der Hochschule Bremerhaven in anwendungsbezogenen Drittmittelprojekten im Bereich der On- und Offshore Windenergie. Zusammen mit Industrie- und Forschungspartnern werden Themen wie Simulation und Monitoring von Lasten sowie externen Bedingungen und dem Betrieb von Windturbinen unter Vereisungsbedingungen bis hin zur Optimierung von Altanlagen bearbeitet. Die Hochschule Bremerhaven bietet im Bachelorstudiengang Maritime Technologien einen Schwerpunkt Windenergietechnik sowie einen Masterstudiengang Windenergietechnik an. Ein nachhaltiges Forschen, Lehren und Lernen ergibt sich durch die Tatsache, dass Professoren und Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des fk-wind: Teams gleichsam in Forschung, die Entwicklung von Studiengängen und im Vorlesungsbetrieb eingebunden sind. Diese enge Verbindung ist im Selbstverständnis der Hochschule Bremerhaven und der fk-wind: die Basis für eine anwendungsnahe Zusammenarbeit mit der lokalen Wirtschaft und Forschung. Under the motto Understanding wind turbines as a whole, the fk-wind: Wind Energy Institute carries out third-partyfunded, application-oriented research projects at the University of Applied Sciences Bremerhaven in the areas of onshore and offshore wind energy. In association with partners from industry and research, fk-wind: works on topics such as the simulation and monitoring of loads and wind conditions, the operation of wind turbines under icing conditions and the optimization of installed wind turbines. The University of Applied Sciences Bremerhaven offers Wind Energy Technology as a key subject in its Maritime Technology Bachelor s course as well as a Wind Energy Technology Master s course. Sustainable research, teaching and learning results from the fact that the professors and members of the fk-wind: team are equally involved in research, the development of student courses and lecturing. This close association acts as a basis for the University of Applied Sciences Bremerhaven and fk-wind: for an application-related cooperation with local industry and research organizations. 9

10 Gesamtsystem Windenergieanlage: Vom Wind bis zum Netz Wind turbine as the sum of dynamically interacting subsystems Standortentwicklung und Anlagenbetrieb Wind Farm Planning and Operation Antriebstechnik Drive Train Technology Industrialisierung Industrialization Rotorblatt Rotor Blades Netzintegration Grid Integration Prüfung und Validierung Tests and Validation Tragstrukturen Support Structures Simulation und Aerodynamik Simulation and Aerodynamics 10

11 Impressum / Imprint Gefördert durch / Acknowledgements Das Anwendungszentrum für Windenergie-Feldmessungen AWF ist eine Kooperation des Fraunhofer Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES und des Forschungsinstituts fk-wind: der Hochschule Bremerhaven. Es wird gefördert vom Land Bremen, Senatorin für Bildung und Wissenschaft, mit einer Kofinanzierung aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung EFRE.The Application Center for Wind Energy Field Measurements is a cooperation of the Fraunhofer Institute for Wind Energy and Energy System Technology IWES and the Research Institute fk-wind: of the University of Applied Sciences Bremerhaven. It is funded by the State of Bremen, Senator for Education and Science, with co-financing from the European Regional Development Fund ERDF. EUROPÄISCHE UNION Investition in Ihre Zukunft Europäischer Fonds für regionale Entwicklung EUROPEAN UNION: Investing in your future European Regional Development Fund Herausgeber / Publisher Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES / Fraunhofer Institute for Wind Energy and Energy System Technology IWES, Redaktion und Koordination / Edition and Coordination Andrea Voth, M.A. Layout s.sential design & photography, Titelbild / Cover picture Jan Meier, Bremen Bildrechte Fotos und Grafiken / Copyright pictures and graphics Fraunhofer IWES Nordwest / North-West, Prof. Dipl.-Ing. Henry Seifert, Portrait H. Seifert: A. Schimanke. Alle Marken und eingetragenen Marken sind Eigentum ihrer jeweiligen Inhaber. / All trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. Druck / Print Gedruckt auf Galaxi Keramik, 170 g durch Kleingedrucktes, Bremerhaven / Printed on Galaxi Keramik, 170 g by Kleingedrucktes, Bremerhaven/Germany Stand / State Juni / June

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