MOUSE

Numerische Strömungssimulationen (CFD) sind ein entscheidendes Werkzeug für die Auslegung und den Betrieb immer größerer Windkraftanlagen. Bislang waren solche hochauflösenden Strömungsberechnungen jedoch nur für Einzelfälle möglich oder wurden nur für Teilkomponenten wie Tragflächenprofile durchgeführt. Die Windverhältnisse an Windenergieanlagen sind ein hervorragendes Beispiel für ein Problem auf sehr vielen Größenskalen - sie reichen von mesolokalen Wettersystemen bis zu Turbulenzen an der einzelnen Anlage. Allerdings sind CFD derzeit mit einem hohen Rechenaufwand verbunden, was sie komplex und teuer macht.

Im Forschungsprojekt MOUSE untersuchen die Wissenschaftler neue mathematische Methoden der Strömungssimulation auf ihre Funktionalität und Eignung für den Einsatz in der Windenergie. Ziel ist es, eine verbesserte Zusammenführung der verschiedenen Skalen bei gleicher oder sogar höherer Genauigkeit in kürzerer Rechenzeit zu ermöglichen. In diesem Projekt werden skalenübergreifende Ansätze im Bereich der meso- und mikroskaligen Simulation zur Standortbewertung, Windressourcenberechnung und Anlagenauslegung untersucht und erweitert. Dabei werden einerseits meteorologische, aeroelastische, ozeanographische und Wellenmodelle in einer Simulationsumgebung gekoppelt und andererseits die Modelle durch Methoden des maschinellen Lernens ergänzt, um sehr detaillierte und damit rechenintensive Simulationen zu beschleunigen und deren Genauigkeit zu verbessern.

Die gekoppelten Methoden werden im Projekt zur Entwicklung neuartiger adaptiver Windparkregler eingesetzt und zur verbesserten Beschreibung der Lastdynamik getestet. Darüber hinaus werden neue Simulationsansätze höherer Ordnung für Windenergieanwendungen erforscht, die eine weitere Optimierung der Rechenzeit versprechen. Die neuen Ansätze werden auf ihre Praxistauglichkeit für die Windenergiebranche getestet. Die Ergebnisse des Forschungsprojekts sollen die technische Entwicklung von Windenergieanlagen beschleunigen, um sie während des Betriebs besser in Echtzeit digital überwachen zu können.

Am 1. Oktober 2023 ist an der Universität Oldenburg ein neues CFD-Cluster, gefördert durch die Investitions- und Förderbank des Landes Niedersachsen und das Ministerium für Wissenschaft und Kultur des Landes Niedersachsen, in Betrieb genommen worden. Dieser neue Hochleistungsrechner wurde speziell für das Projekt MOUSE konzipiert, da die numerischen Simulationsrechnungen eine enorme Rechenleistung benötigen.