2023 年 6 月 22 日
- DLR WiValdi 風能研究園的首批兩颱風力渦輪機已於 2023 年 5 月投入使用。
- 德國航天中心希望通過這一獨特的大型研究設施使風能變得更高效、更經濟、更安靜。這樣，技術的接受度才能不斷提高。
- WiValdi 研究園能夠在現實條件下進行全面的科學研究，並向工業界和科學界開放。
- 重點：能源、風能、技術轉讓
自 2023 年 5 月以來，德國航空航天中心 (DLR) 的兩颱風力渦輪機一直位於庫克斯港和施塔德之間的易北河下游，位於田野和果樹之間，風景如畫。OPUS 1 和 OPUS 2 延伸至天空 150 米，並且相伴而行。因為在以西西南風為主的情況下，該地區的幾台渦輪機已經開始運轉。他們利用經常強勁的微風來產生可再生電力。乍一看，這兩個 DLR 設施與其鄰居沒有太大區別。但仔細一看，很明顯：這裡有一些不同，首先是分佈在轉子葉片各個部分的許多黑點。還有漆成鮮紅色的桅杆。 DLR位於克魯門代希的WiValdi 風能研究園。
全面的科學：了解整個風能係統
WiValdi 這個名字代表 Wind Validation。大型研究設施的結構和組成是獨一無二的。該項目是在 DLR 的領導下與風能研究協會和業界合作夥伴合作規劃和實施的。在他們的幫助下，科學家們希望盡可能精確地找出並確認，即驗證它們何時穿過研究園的兩個設施 - 直至單個風分子的水平。“WiValdi 使我們能夠在真實環境條件下進行全面的科學研究。我們的目標是更好地了解整個風力發電及其所有影響因素。” Jan Teßmer， DLR 風能實驗設施負責人，負責設置和運營 WiValdi。基於這些發現，德國航天中心與克魯門代希試驗場也開放的公司和其他研究機構一起開發技術，進一步提高風能的效率、成本效益和接受度。
從科學到建設項目：小團隊迎接挑戰
該研究園計劃於 2023 年 8 月正式落成。然後，每個參與其中的人都會回顧這段激動人心但同時又充滿挑戰的時光。這個重大項目的所有線索都集中在一個小團隊的手中：從研究園區的規劃到施工過程中流程和貿易的協調，再到與周邊社區公民的溝通。德國航天中心的研究人員必須熟悉一些全新的專業領域，並了解當地的條件和要求。例如，必須考慮在鬆軟沼澤地上進行建築的特殊要求或保護周圍果園免受水土流失的措施。“這對我們來說非常特別 遠離日常科學生活的任務，”總體項目經理 Dr. Jakob Klassen 和 Lukas Firmhofer 負責及時建造第三台較小的 OPUS 3 風力渦輪機。
德國航天中心的一些非常勇敢的人接受了自行攀登測量桅杆和系統的訓練，並在不太可能發生的緊急情況下，用救援桶從那裡繞繩下降。因為時不時地需要檢查傳感器和測量設備。除了對風能的極大熱情外，該項目還需要足夠的勇氣：由於新冠病毒大流行和熟練工人的短缺，施工進程被推遲。為了讓現場人員了解項目情況，讓進展看得見摸得著，團隊在網上記了施工現場日記，組織了施工現場參觀和信息活動。
在不到兩年的時間裡：WiValdi 已發展到北海空氣的高度
第一次科學測量活動甚至在施工開始之前就開始了。德國航天中心大氣物理研究所的研究人員使用光學激光測量設備 ( LiDAR ) 收集了大量數據。由此他們確定了克魯門代希現場的風速、風向和湍流信息。該數據記錄作為參考和比較值。這樣，風力渦輪機引起的當地天氣的任何變化都可以被檢測到。另一個重要參考是DLR 空氣動力學和流動技術研究所進行的聲學現場評估。這樣，後期也可以精確分析背景噪聲的變化。
2021年5月，第一批工程機械開工。在接下來的幾個月裡，他們創建了通道、起重機安裝區域、地基以及用於連接當地能源供應商變電站的電纜路線。第一次基礎樁夯實工作於 2022 年初進行。這些對於在鬆軟的沼澤地面上安全建造重型風力渦輪機和桅杆是必要的。2022年4月，第一根氣象桅杆增高。它位於研究園西入口，高150米，擁有100多個傳感器。通過這種方式，他可以測量從地面到轉子葉片尖端的來風。所謂的氣象桅杆陣列將於 2022 年底建成。該建築連接三根氣象桅杆，其中兩根外側高100米，一根中間高150米。ForWind 的合作夥伴來自奧爾登堡大學 。他們準確地確定風在撞擊第二個渦輪機之前如何旋轉通過第一個渦輪機。風力渦輪機的基礎工作於年初開始，並於 2023 年春季交付了塔架段、機艙和發電機等更多組件。風力發電機的所有電氣部件都位於集裝箱形狀的吊艙內。機艙頂部還安裝了另一個激光雷達系統。它測量轉子後面進出的風。
最終的榮耀：高科技轉子葉片的組裝
2023 年 4 月和 5 月，時機終於到來：六個轉子葉片全部由特殊運輸公司歷經數夜交付，現已準備好組裝。轉子葉片此前已在生產過程中經過數月的準備工作，並在不來梅港的弗勞恩霍夫風能係統研究所 (IWES)進行了測試。DLR 氣動彈性研究所、DLR 輕量化系統研究所以及漢諾威大學的 ForWind 合作夥伴都參與其中。
從 DLR 團隊到起重機操作員和地面指導員，再到將葉片裝入轉子輪轂並用 50 多個螺栓擰緊的工人 - 這最後一步對每個人來說都是一個非常特殊的挑戰，同時也是最令人興奮的部分。
然而，在開始之前，我們還需要忍受漫長的等待，我們的神經仍需保持冷靜。因為用大型起重機吊裝和組裝長 57 米、重 20 噸的葉片只能在良好的天氣條件下進行，最重要的是在無風的情況下進行。如果風速超過每小時六公里（當然，那裡經常出現這種情況），答案就是：等等看。如果裝配團隊隨後決定將床單拉起並固定，則必須盡快完成。一旦紙上鉤，就沒有回頭路了。
該工作於2023年5月13日下午完成：完全組裝好的第二台OPUS 2風力發電機也在初夏的陽光下閃閃發光。在 8 月落成典禮之前的幾週內，該團隊正準備與系統製造商Enercon密切合作 ，調試這兩個系統。以前安裝在各個組件中用於研究的所有傳感器現在都必須進行接線和互連，以便在整個系統中使用。DLR 飛行系統研究所 現在確保所有數據最終都進入同步數據管理系統，並可供研究園的用戶使用。隨後將進行試運行並安裝額外的測量技術。第三台較小的 OPUS 3 風力渦輪機也將很快推出。它將具有模塊化結構，因此可以適應不斷變化的研究實驗。