Bachelor- / Masterarbeit: Entwicklung eines vollständig gekoppelten Rahmens für die Analyse von schwimmenden Offshore-Windkraftanlagen

Der Chair for Wind Power Drives erforscht das Verhalten von Antriebssystemen in modernen Multimegawatt-Windkraftanlagen. Forschungsziele sind die Steigerung der Verfügbarkeit, der Robustheit und der Energieeffizienz der Windenergieanlagen sowie die Senkung der Stromgestehungskosten. Hierzu werden Software-Entwicklungswerkzeuge und moderne Systemprüfstände im Verbund eingesetzt.

Schwimmende Offshore-Windenergie gilt als eine der vielversprechendsten Entwicklungen zur Nutzung der Windenergie, da sie die Stromerzeugung in tiefen Gewässern ermöglicht. Zur präzisen Vorhersage des dynamischen Verhaltens unter komplexen Umweltbedingungen besteht die Notwendigkeit, ein vollständig gekoppeltes Modell für schwimmende Offshore-Windenergieanlagen (FOWT) zu entwickeln.

Im Rahmen dieser Masterarbeit wird ein vollständig gekoppeltes Modell entwickelt, das Aerodynamik, Hydrodynamik, strukturelle Elastizität und Regelungstechnik für eine FOWT umfasst. Die Unterschiede zwischen dem entwickelten Modell und einem quelloffenen Modell mit gleicher theoretischer Grundlage werden analysiert. Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Modells werden durch den Vergleich mit bestehenden Modellen validiert. Auf Basis des entwickelten Modells werden anschließend die Gesamtleistung sowie die Rotorlasten, die aus dem Betrieb als schwimmende Windenergieanlage resultieren, untersucht.

Aufgaben:

• Einarbeitung in die Mehrkörpersimulationssoftware Simpack
• Modellierung eines aero-hydro-servo-elastisch gekoppelten Modells für schwimmende Offshore-Windenergieanlagen (FOWT)
• Analyse der Unterschiede zwischen dem in Simpack entwickelten Modell und OpenFAST sowie Validierung des gekoppelten Modells durch Vergleich mit bestehenden Modellen
• Untersuchung der Gesamtleistung und der durch verschiedene Wind- und Wellenbedingungen induzierten Rotorlasten

Voraussetzung:

• Motivation zum selbstständigen und verantwortungsbewussten Arbeiten
• Vorkenntnisse in der Mehrkörpersimulation und entsprechende Softwarekenntnisse (z. B. Simpack) sind wünschenswert, aber nicht zwingend erforderlich
• Programmierkenntnisse (insbesondere in MATLAB) sind von Vorteil

Wir bieten:

• Fachliche Betreuung und Zusammenarbeit in einem engagierten Team
• Sofortiger Beginn und zügiger Fortschritt der Abschlussarbeit
• Die Abschlussarbeit kann auf Englisch verfasst werden
• Möglichkeit zur Veröffentlichung der Ergebnisse in einer Fachpublikation – abhängig von der Qualität der Abschlussarbeit

Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:

Jinqiu Pan, M. Sc.
Chair for Wind Power Drives

Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
jinqiu.pan@cwd.rwth-aachen.de