ISBN 9783843954679

978-3-8439-5467-9, Reihe Ingenieurwissenschaften

Florian Wenz
Simulation tieffrequenter Schallemissionen von Windenergieanlagen unter realitätsnahen Bedingungen

203 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2023), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Mit dem zunehmenden Ausbau erneuerbarer Energiequellen rücken Windenergieanlagen näher an bewohntes Gebiet heran, wodurch die Untersuchung und Optimierung ihrer akustischen Eigenschaften an Bedeutung gewinnt.

Diese Arbeit widmet sich der Analyse tieffrequenter aeroakustischer Emissionen von Windenergieanlagen unter Berücksichtigung realer Anström- und Betriebssituationen. Mithilfe einer mehrteiligen numerischen Prozesskette, welche aeroelastisch gekoppelte Simulationen mit atmosphärischen Modellen kombiniert, werden die komplexen Mechanismen der Schallentstehung im Frequenzbereich bis 20 Hz erfasst. Die umfangreiche Validierung dieser Prozesskette anhand von Freifeldmessungen einer kommerziellen 2MW Windenergieanlage unter realistischen Betriebsbedingungen belegt die hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Simulationsergebnisse.

Weitere numerische Studien an einer generischen 2MW Windenergieanlage untersuchen die Auswirkungen turbulenter Anströmung im Gelände von Perdigão und der Betriebssteuerung bei schneller Änderung der Windrichtung. Die Arbeit identifiziert die wesentlichen aerodynamischen Effekte, darunter die Blatt-Turm-Interaktion und die Wirbelablösung am Turm, als Hauptursachen für die tieffrequente Schallentstehung und quantifiziert den Einfluss verschiedener Strömungs- und Betriebsparameter auf die Schallemissionen.

Die Ergebnisse dieser Dissertation liefern wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung von Maßnahmen zur Lärmminderung und zur Optimierung von Windenergieanlagen. Sie verdeutlichen die Bedeutung realistischer Anströmbedingungen für die aeroakustische Bewertung und betonen die Rolle der Betriebsregelung bei der Beeinflussung tieffrequenter Schallemissionen.